kbuild: deb-pkg: call more misc debhelper commands
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / mm_init.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * mm_init.c - Memory initialisation verification and debugging
4  *
5  * Copyright 2008 IBM Corporation, 2008
6  * Author Mel Gorman <mel@csn.ul.ie>
7  *
8  */
9 #include <linux/kernel.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/kobject.h>
12 #include <linux/export.h>
13 #include <linux/memory.h>
14 #include <linux/notifier.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/mman.h>
17 #include <linux/memblock.h>
18 #include <linux/page-isolation.h>
19 #include <linux/padata.h>
20 #include <linux/nmi.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/kmemleak.h>
23 #include <linux/kfence.h>
24 #include <linux/page_ext.h>
25 #include <linux/pti.h>
26 #include <linux/pgtable.h>
27 #include <linux/swap.h>
28 #include <linux/cma.h>
29 #include <linux/crash_dump.h>
30 #include "internal.h"
31 #include "slab.h"
32 #include "shuffle.h"
33
34 #include <asm/setup.h>
35
36 #ifdef CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT
37 int __meminitdata mminit_loglevel;
38
39 /* The zonelists are simply reported, validation is manual. */
40 void __init mminit_verify_zonelist(void)
41 {
42         int nid;
43
44         if (mminit_loglevel < MMINIT_VERIFY)
45                 return;
46
47         for_each_online_node(nid) {
48                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
49                 struct zone *zone;
50                 struct zoneref *z;
51                 struct zonelist *zonelist;
52                 int i, listid, zoneid;
53
54                 BUILD_BUG_ON(MAX_ZONELISTS > 2);
55                 for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS * MAX_NR_ZONES; i++) {
56
57                         /* Identify the zone and nodelist */
58                         zoneid = i % MAX_NR_ZONES;
59                         listid = i / MAX_NR_ZONES;
60                         zonelist = &pgdat->node_zonelists[listid];
61                         zone = &pgdat->node_zones[zoneid];
62                         if (!populated_zone(zone))
63                                 continue;
64
65                         /* Print information about the zonelist */
66                         printk(KERN_DEBUG "mminit::zonelist %s %d:%s = ",
67                                 listid > 0 ? "thisnode" : "general", nid,
68                                 zone->name);
69
70                         /* Iterate the zonelist */
71                         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, zoneid)
72                                 pr_cont("%d:%s ", zone_to_nid(zone), zone->name);
73                         pr_cont("\n");
74                 }
75         }
76 }
77
78 void __init mminit_verify_pageflags_layout(void)
79 {
80         int shift, width;
81         unsigned long or_mask, add_mask;
82
83         shift = BITS_PER_LONG;
84         width = shift - SECTIONS_WIDTH - NODES_WIDTH - ZONES_WIDTH
85                 - LAST_CPUPID_SHIFT - KASAN_TAG_WIDTH - LRU_GEN_WIDTH - LRU_REFS_WIDTH;
86         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_widths",
87                 "Section %d Node %d Zone %d Lastcpupid %d Kasantag %d Gen %d Tier %d Flags %d\n",
88                 SECTIONS_WIDTH,
89                 NODES_WIDTH,
90                 ZONES_WIDTH,
91                 LAST_CPUPID_WIDTH,
92                 KASAN_TAG_WIDTH,
93                 LRU_GEN_WIDTH,
94                 LRU_REFS_WIDTH,
95                 NR_PAGEFLAGS);
96         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_shifts",
97                 "Section %d Node %d Zone %d Lastcpupid %d Kasantag %d\n",
98                 SECTIONS_SHIFT,
99                 NODES_SHIFT,
100                 ZONES_SHIFT,
101                 LAST_CPUPID_SHIFT,
102                 KASAN_TAG_WIDTH);
103         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_pgshifts",
104                 "Section %lu Node %lu Zone %lu Lastcpupid %lu Kasantag %lu\n",
105                 (unsigned long)SECTIONS_PGSHIFT,
106                 (unsigned long)NODES_PGSHIFT,
107                 (unsigned long)ZONES_PGSHIFT,
108                 (unsigned long)LAST_CPUPID_PGSHIFT,
109                 (unsigned long)KASAN_TAG_PGSHIFT);
110         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_nodezoneid",
111                 "Node/Zone ID: %lu -> %lu\n",
112                 (unsigned long)(ZONEID_PGOFF + ZONEID_SHIFT),
113                 (unsigned long)ZONEID_PGOFF);
114         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_usage",
115                 "location: %d -> %d layout %d -> %d unused %d -> %d page-flags\n",
116                 shift, width, width, NR_PAGEFLAGS, NR_PAGEFLAGS, 0);
117 #ifdef NODE_NOT_IN_PAGE_FLAGS
118         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_nodeflags",
119                 "Node not in page flags");
120 #endif
121 #ifdef LAST_CPUPID_NOT_IN_PAGE_FLAGS
122         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "pageflags_layout_nodeflags",
123                 "Last cpupid not in page flags");
124 #endif
125
126         if (SECTIONS_WIDTH) {
127                 shift -= SECTIONS_WIDTH;
128                 BUG_ON(shift != SECTIONS_PGSHIFT);
129         }
130         if (NODES_WIDTH) {
131                 shift -= NODES_WIDTH;
132                 BUG_ON(shift != NODES_PGSHIFT);
133         }
134         if (ZONES_WIDTH) {
135                 shift -= ZONES_WIDTH;
136                 BUG_ON(shift != ZONES_PGSHIFT);
137         }
138
139         /* Check for bitmask overlaps */
140         or_mask = (ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT) |
141                         (NODES_MASK << NODES_PGSHIFT) |
142                         (SECTIONS_MASK << SECTIONS_PGSHIFT);
143         add_mask = (ZONES_MASK << ZONES_PGSHIFT) +
144                         (NODES_MASK << NODES_PGSHIFT) +
145                         (SECTIONS_MASK << SECTIONS_PGSHIFT);
146         BUG_ON(or_mask != add_mask);
147 }
148
149 static __init int set_mminit_loglevel(char *str)
150 {
151         get_option(&str, &mminit_loglevel);
152         return 0;
153 }
154 early_param("mminit_loglevel", set_mminit_loglevel);
155 #endif /* CONFIG_DEBUG_MEMORY_INIT */
156
157 struct kobject *mm_kobj;
158
159 #ifdef CONFIG_SMP
160 s32 vm_committed_as_batch = 32;
161
162 void mm_compute_batch(int overcommit_policy)
163 {
164         u64 memsized_batch;
165         s32 nr = num_present_cpus();
166         s32 batch = max_t(s32, nr*2, 32);
167         unsigned long ram_pages = totalram_pages();
168
169         /*
170          * For policy OVERCOMMIT_NEVER, set batch size to 0.4% of
171          * (total memory/#cpus), and lift it to 25% for other policies
172          * to easy the possible lock contention for percpu_counter
173          * vm_committed_as, while the max limit is INT_MAX
174          */
175         if (overcommit_policy == OVERCOMMIT_NEVER)
176                 memsized_batch = min_t(u64, ram_pages/nr/256, INT_MAX);
177         else
178                 memsized_batch = min_t(u64, ram_pages/nr/4, INT_MAX);
179
180         vm_committed_as_batch = max_t(s32, memsized_batch, batch);
181 }
182
183 static int __meminit mm_compute_batch_notifier(struct notifier_block *self,
184                                         unsigned long action, void *arg)
185 {
186         switch (action) {
187         case MEM_ONLINE:
188         case MEM_OFFLINE:
189                 mm_compute_batch(sysctl_overcommit_memory);
190                 break;
191         default:
192                 break;
193         }
194         return NOTIFY_OK;
195 }
196
197 static int __init mm_compute_batch_init(void)
198 {
199         mm_compute_batch(sysctl_overcommit_memory);
200         hotplug_memory_notifier(mm_compute_batch_notifier, MM_COMPUTE_BATCH_PRI);
201         return 0;
202 }
203
204 __initcall(mm_compute_batch_init);
205
206 #endif
207
208 static int __init mm_sysfs_init(void)
209 {
210         mm_kobj = kobject_create_and_add("mm", kernel_kobj);
211         if (!mm_kobj)
212                 return -ENOMEM;
213
214         return 0;
215 }
216 postcore_initcall(mm_sysfs_init);
217
218 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
219 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
220 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
221
222 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
223 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
224 static unsigned long required_movablecore __initdata;
225 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
226
227 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
228 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
229 static unsigned long dma_reserve __initdata;
230
231 static bool deferred_struct_pages __meminitdata;
232
233 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
234
235 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
236                                      unsigned long *percent)
237 {
238         unsigned long long coremem;
239         char *endptr;
240
241         if (!p)
242                 return -EINVAL;
243
244         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
245         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
246         if (*endptr == '%') {
247                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
248                 WARN_ON(coremem > 100);
249
250                 *percent = coremem;
251         } else {
252                 coremem = memparse(p, &p);
253                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
254                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
255
256                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
257                 *percent = 0UL;
258         }
259         return 0;
260 }
261
262 bool mirrored_kernelcore __initdata_memblock;
263
264 /*
265  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
266  * cannot be reclaimed or migrated.
267  */
268 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
269 {
270         /* parse kernelcore=mirror */
271         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
272                 mirrored_kernelcore = true;
273                 return 0;
274         }
275
276         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
277                                   &required_kernelcore_percent);
278 }
279 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
280
281 /*
282  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
283  * can be reclaimed or migrated.
284  */
285 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
286 {
287         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
288                                   &required_movablecore_percent);
289 }
290 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
291
292 /*
293  * early_calculate_totalpages()
294  * Sum pages in active regions for movable zone.
295  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
296  */
297 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
298 {
299         unsigned long totalpages = 0;
300         unsigned long start_pfn, end_pfn;
301         int i, nid;
302
303         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
304                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
305
306                 totalpages += pages;
307                 if (pages)
308                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
309         }
310         return totalpages;
311 }
312
313 /*
314  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
315  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
316  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
317  */
318 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
319 {
320         int zone_index;
321         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
322                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
323                         continue;
324
325                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
326                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
327                         break;
328         }
329
330         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
331         movable_zone = zone_index;
332 }
333
334 /*
335  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
336  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
337  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
338  * others
339  */
340 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
341 {
342         int i, nid;
343         unsigned long usable_startpfn;
344         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
345         /* save the state before borrow the nodemask */
346         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
347         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
348         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
349         struct memblock_region *r;
350
351         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
352         find_usable_zone_for_movable();
353
354         /*
355          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
356          * options.
357          */
358         if (movable_node_is_enabled()) {
359                 for_each_mem_region(r) {
360                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
361                                 continue;
362
363                         nid = memblock_get_region_node(r);
364
365                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
366                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
367                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
368                                 usable_startpfn;
369                 }
370
371                 goto out2;
372         }
373
374         /*
375          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
376          */
377         if (mirrored_kernelcore) {
378                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
379
380                 if (!memblock_has_mirror()) {
381                         pr_warn("The system has no mirror memory, ignore kernelcore=mirror.\n");
382                         goto out;
383                 }
384
385                 if (is_kdump_kernel()) {
386                         pr_warn("The system is under kdump, ignore kernelcore=mirror.\n");
387                         goto out;
388                 }
389
390                 for_each_mem_region(r) {
391                         if (memblock_is_mirror(r))
392                                 continue;
393
394                         nid = memblock_get_region_node(r);
395
396                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
397
398                         if (usable_startpfn < PHYS_PFN(SZ_4G)) {
399                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
400                                 continue;
401                         }
402
403                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
404                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
405                                 usable_startpfn;
406                 }
407
408                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
409                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
410
411                 goto out2;
412         }
413
414         /*
415          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
416          * amount of necessary memory.
417          */
418         if (required_kernelcore_percent)
419                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
420                                        10000UL;
421         if (required_movablecore_percent)
422                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
423                                         10000UL;
424
425         /*
426          * If movablecore= was specified, calculate what size of
427          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
428          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
429          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
430          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
431          * what movablecore would have allowed.
432          */
433         if (required_movablecore) {
434                 unsigned long corepages;
435
436                 /*
437                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
438                  * was requested by the user
439                  */
440                 required_movablecore =
441                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
442                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
443                 corepages = totalpages - required_movablecore;
444
445                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
446         }
447
448         /*
449          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
450          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
451          */
452         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
453                 goto out;
454
455         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
456         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
457
458 restart:
459         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
460         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
461         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
462                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
463
464                 /*
465                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
466                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
467                  * amount of memory for the kernel
468                  */
469                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
470                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
471
472                 /*
473                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
474                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
475                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
476                  */
477                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
478
479                 /* Go through each range of PFNs within this node */
480                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
481                         unsigned long size_pages;
482
483                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
484                         if (start_pfn >= end_pfn)
485                                 continue;
486
487                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
488                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
489                                 unsigned long kernel_pages;
490                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
491                                                                 - start_pfn;
492
493                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
494                                                         kernelcore_remaining);
495                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
496                                                         required_kernelcore);
497
498                                 /* Continue if range is now fully accounted */
499                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
500
501                                         /*
502                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
503                                          * that if we have to rebalance
504                                          * kernelcore across nodes, we will
505                                          * not double account here
506                                          */
507                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
508                                         continue;
509                                 }
510                                 start_pfn = usable_startpfn;
511                         }
512
513                         /*
514                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
515                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
516                          * number of pages used as kernelcore
517                          */
518                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
519                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
520                                 size_pages = kernelcore_remaining;
521                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
522
523                         /*
524                          * Some kernelcore has been met, update counts and
525                          * break if the kernelcore for this node has been
526                          * satisfied
527                          */
528                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
529                                                                 size_pages);
530                         kernelcore_remaining -= size_pages;
531                         if (!kernelcore_remaining)
532                                 break;
533                 }
534         }
535
536         /*
537          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
538          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
539          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
540          * satisfied
541          */
542         usable_nodes--;
543         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
544                 goto restart;
545
546 out2:
547         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
548         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++) {
549                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
550
551                 zone_movable_pfn[nid] =
552                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
553
554                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
555                 if (zone_movable_pfn[nid] >= end_pfn)
556                         zone_movable_pfn[nid] = 0;
557         }
558
559 out:
560         /* restore the node_state */
561         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
562 }
563
564 void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
565                                 unsigned long zone, int nid)
566 {
567         mm_zero_struct_page(page);
568         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
569         init_page_count(page);
570         page_mapcount_reset(page);
571         page_cpupid_reset_last(page);
572         page_kasan_tag_reset(page);
573
574         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
575 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
576         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
577         if (!is_highmem_idx(zone))
578                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
579 #endif
580 }
581
582 #ifdef CONFIG_NUMA
583 /*
584  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
585  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
586  * treats start/end as pfns.
587  */
588 struct mminit_pfnnid_cache {
589         unsigned long last_start;
590         unsigned long last_end;
591         int last_nid;
592 };
593
594 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
595
596 /*
597  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
598  */
599 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
600                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
601 {
602         unsigned long start_pfn, end_pfn;
603         int nid;
604
605         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
606                 return state->last_nid;
607
608         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
609         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
610                 state->last_start = start_pfn;
611                 state->last_end = end_pfn;
612                 state->last_nid = nid;
613         }
614
615         return nid;
616 }
617
618 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
619 {
620         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
621         int nid;
622
623         spin_lock(&early_pfn_lock);
624         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
625         if (nid < 0)
626                 nid = first_online_node;
627         spin_unlock(&early_pfn_lock);
628
629         return nid;
630 }
631
632 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
633
634 static int __init set_hashdist(char *str)
635 {
636         if (!str)
637                 return 0;
638         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
639         return 1;
640 }
641 __setup("hashdist=", set_hashdist);
642
643 static inline void fixup_hashdist(void)
644 {
645         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
646                 hashdist = 0;
647 }
648 #else
649 static inline void fixup_hashdist(void) {}
650 #endif /* CONFIG_NUMA */
651
652 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
653 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
654 {
655         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
656 }
657
658 /* Returns true if the struct page for the pfn is initialised */
659 static inline bool __meminit early_page_initialised(unsigned long pfn, int nid)
660 {
661         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
662                 return false;
663
664         return true;
665 }
666
667 /*
668  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
669  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
670  */
671 static bool __meminit
672 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
673 {
674         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
675
676         if (early_page_ext_enabled())
677                 return false;
678         /*
679          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
680          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
681          */
682         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
683                 prev_end_pfn = end_pfn;
684                 nr_initialised = 0;
685         }
686
687         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
688         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
689                 return false;
690
691         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
692                 return true;
693         /*
694          * We start only with one section of pages, more pages are added as
695          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
696          */
697         nr_initialised++;
698         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
699             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
700                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
701                 return true;
702         }
703         return false;
704 }
705
706 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn, int nid)
707 {
708         pg_data_t *pgdat;
709         int zid;
710
711         if (early_page_initialised(pfn, nid))
712                 return;
713
714         pgdat = NODE_DATA(nid);
715
716         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
717                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
718
719                 if (zone_spans_pfn(zone, pfn))
720                         break;
721         }
722         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
723 }
724 #else
725 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
726
727 static inline bool early_page_initialised(unsigned long pfn, int nid)
728 {
729         return true;
730 }
731
732 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
733 {
734         return false;
735 }
736
737 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn, int nid)
738 {
739 }
740 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
741
742 /*
743  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
744  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
745  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
746  * sent to the buddy page allocator.
747  */
748 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start,
749                                       phys_addr_t end, int nid)
750 {
751         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
752         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
753
754         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
755                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
756                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
757
758                         init_reserved_page(start_pfn, nid);
759
760                         /* Avoid false-positive PageTail() */
761                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
762
763                         /*
764                          * no need for atomic set_bit because the struct
765                          * page is not visible yet so nobody should
766                          * access it yet.
767                          */
768                         __SetPageReserved(page);
769                 }
770         }
771 }
772
773 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
774 static bool __meminit
775 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
776 {
777         static struct memblock_region *r;
778
779         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
780                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
781                         for_each_mem_region(r) {
782                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
783                                         break;
784                         }
785                 }
786                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
787                     memblock_is_mirror(r)) {
788                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
789                         return true;
790                 }
791         }
792         return false;
793 }
794
795 /*
796  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
797  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
798  * memmap_init_zone_range().
799  *
800  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
801  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
802  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
803  *   arbitrary section size
804  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
805  * - non-memory regions covered by the contigious flatmem mapping
806  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
807  *   nicely with memmap sections
808  *
809  * Explicitly initialize those struct pages so that:
810  * - PG_Reserved is set
811  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
812  *   hole is in the middle of a zone
813  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
814  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
815  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
816  *   section that will be appended to the zone/node below.
817  */
818 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
819                                           unsigned long epfn,
820                                           int zone, int node)
821 {
822         unsigned long pfn;
823         u64 pgcnt = 0;
824
825         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
826                 if (!pfn_valid(pageblock_start_pfn(pfn))) {
827                         pfn = pageblock_end_pfn(pfn) - 1;
828                         continue;
829                 }
830                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
831                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
832                 pgcnt++;
833         }
834
835         if (pgcnt)
836                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges\n",
837                         node, zone_names[zone], pgcnt);
838 }
839
840 /*
841  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
842  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
843  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
844  *
845  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
846  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
847  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
848  */
849 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
850                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
851                 enum meminit_context context,
852                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
853 {
854         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
855         struct page *page;
856
857         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
858                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
859
860 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
861         /*
862          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
863          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
864          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
865          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
866          * the hotplug lock.
867          */
868         if (zone == ZONE_DEVICE) {
869                 if (!altmap)
870                         return;
871
872                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
873                         start_pfn += altmap->reserve;
874                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
875         }
876 #endif
877
878         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
879                 /*
880                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
881                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
882                  */
883                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
884                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
885                                 continue;
886                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn)) {
887                                 deferred_struct_pages = true;
888                                 break;
889                         }
890                 }
891
892                 page = pfn_to_page(pfn);
893                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
894                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
895                         __SetPageReserved(page);
896
897                 /*
898                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
899                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
900                  * over the place during system boot.
901                  */
902                 if (pageblock_aligned(pfn)) {
903                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
904                         cond_resched();
905                 }
906                 pfn++;
907         }
908 }
909
910 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
911                                           unsigned long start_pfn,
912                                           unsigned long end_pfn,
913                                           unsigned long *hole_pfn)
914 {
915         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
916         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
917         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
918
919         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
920         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
921
922         if (start_pfn >= end_pfn)
923                 return;
924
925         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
926                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
927
928         if (*hole_pfn < start_pfn)
929                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
930
931         *hole_pfn = end_pfn;
932 }
933
934 static void __init memmap_init(void)
935 {
936         unsigned long start_pfn, end_pfn;
937         unsigned long hole_pfn = 0;
938         int i, j, zone_id = 0, nid;
939
940         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
941                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
942
943                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
944                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
945
946                         if (!populated_zone(zone))
947                                 continue;
948
949                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
950                                                &hole_pfn);
951                         zone_id = j;
952                 }
953         }
954
955 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
956         /*
957          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
958          * section_end].
959          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
960          * node.
961          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
962          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
963          * for FLATMEM it is a nop anyway
964          */
965         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
966         if (hole_pfn < end_pfn)
967 #endif
968                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
969 }
970
971 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
972 static void __ref __init_zone_device_page(struct page *page, unsigned long pfn,
973                                           unsigned long zone_idx, int nid,
974                                           struct dev_pagemap *pgmap)
975 {
976
977         __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
978
979         /*
980          * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
981          * phase for it to be fully associated with a zone.
982          *
983          * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
984          * the flag as we are still initializing the pages.
985          */
986         __SetPageReserved(page);
987
988         /*
989          * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
990          * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
991          * ever freed or placed on a driver-private list.
992          */
993         page->pgmap = pgmap;
994         page->zone_device_data = NULL;
995
996         /*
997          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
998          * movable at startup. This will force kernel allocations
999          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
1000          * the address space during boot when many long-lived
1001          * kernel allocations are made.
1002          *
1003          * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
1004          * because this is done early in section_activate()
1005          */
1006         if (pageblock_aligned(pfn)) {
1007                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1008                 cond_resched();
1009         }
1010
1011         /*
1012          * ZONE_DEVICE pages are released directly to the driver page allocator
1013          * which will set the page count to 1 when allocating the page.
1014          */
1015         if (pgmap->type == MEMORY_DEVICE_PRIVATE ||
1016             pgmap->type == MEMORY_DEVICE_COHERENT)
1017                 set_page_count(page, 0);
1018 }
1019
1020 /*
1021  * With compound page geometry and when struct pages are stored in ram most
1022  * tail pages are reused. Consequently, the amount of unique struct pages to
1023  * initialize is a lot smaller that the total amount of struct pages being
1024  * mapped. This is a paired / mild layering violation with explicit knowledge
1025  * of how the sparse_vmemmap internals handle compound pages in the lack
1026  * of an altmap. See vmemmap_populate_compound_pages().
1027  */
1028 static inline unsigned long compound_nr_pages(struct vmem_altmap *altmap,
1029                                               struct dev_pagemap *pgmap)
1030 {
1031         if (!vmemmap_can_optimize(altmap, pgmap))
1032                 return pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
1033
1034         return VMEMMAP_RESERVE_NR * (PAGE_SIZE / sizeof(struct page));
1035 }
1036
1037 static void __ref memmap_init_compound(struct page *head,
1038                                        unsigned long head_pfn,
1039                                        unsigned long zone_idx, int nid,
1040                                        struct dev_pagemap *pgmap,
1041                                        unsigned long nr_pages)
1042 {
1043         unsigned long pfn, end_pfn = head_pfn + nr_pages;
1044         unsigned int order = pgmap->vmemmap_shift;
1045
1046         __SetPageHead(head);
1047         for (pfn = head_pfn + 1; pfn < end_pfn; pfn++) {
1048                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1049
1050                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
1051                 prep_compound_tail(head, pfn - head_pfn);
1052                 set_page_count(page, 0);
1053
1054                 /*
1055                  * The first tail page stores important compound page info.
1056                  * Call prep_compound_head() after the first tail page has
1057                  * been initialized, to not have the data overwritten.
1058                  */
1059                 if (pfn == head_pfn + 1)
1060                         prep_compound_head(head, order);
1061         }
1062 }
1063
1064 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
1065                                    unsigned long start_pfn,
1066                                    unsigned long nr_pages,
1067                                    struct dev_pagemap *pgmap)
1068 {
1069         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
1070         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1071         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
1072         unsigned int pfns_per_compound = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
1073         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
1074         unsigned long start = jiffies;
1075         int nid = pgdat->node_id;
1076
1077         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx != ZONE_DEVICE))
1078                 return;
1079
1080         /*
1081          * The call to memmap_init should have already taken care
1082          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
1083          * the end of that region and start processing the device pages.
1084          */
1085         if (altmap) {
1086                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
1087                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
1088         }
1089
1090         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pfns_per_compound) {
1091                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1092
1093                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
1094
1095                 if (pfns_per_compound == 1)
1096                         continue;
1097
1098                 memmap_init_compound(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap,
1099                                      compound_nr_pages(altmap, pgmap));
1100         }
1101
1102         pr_debug("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
1103                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1104 }
1105 #endif
1106
1107 /*
1108  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
1109  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
1110  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
1111  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
1112  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
1113  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
1114  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
1115  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
1116  */
1117 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
1118                                         unsigned long zone_type,
1119                                         unsigned long node_end_pfn,
1120                                         unsigned long *zone_start_pfn,
1121                                         unsigned long *zone_end_pfn)
1122 {
1123         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
1124         if (zone_movable_pfn[nid]) {
1125                 /* Size ZONE_MOVABLE */
1126                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
1127                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
1128                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
1129                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
1130
1131                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
1132                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
1133                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
1134                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
1135                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
1136
1137                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
1138                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
1139                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
1140         }
1141 }
1142
1143 /*
1144  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
1145  * then all holes in the requested range will be accounted for.
1146  */
1147 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
1148                                 unsigned long range_start_pfn,
1149                                 unsigned long range_end_pfn)
1150 {
1151         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
1152         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1153         int i;
1154
1155         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
1156                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
1157                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
1158                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
1159         }
1160         return nr_absent;
1161 }
1162
1163 /**
1164  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
1165  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
1166  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
1167  *
1168  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
1169  */
1170 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
1171                                                         unsigned long end_pfn)
1172 {
1173         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
1174 }
1175
1176 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
1177 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
1178                                         unsigned long zone_type,
1179                                         unsigned long zone_start_pfn,
1180                                         unsigned long zone_end_pfn)
1181 {
1182         unsigned long nr_absent;
1183
1184         /* zone is empty, we don't have any absent pages */
1185         if (zone_start_pfn == zone_end_pfn)
1186                 return 0;
1187
1188         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1189
1190         /*
1191          * ZONE_MOVABLE handling.
1192          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
1193          * and vice versa.
1194          */
1195         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
1196                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
1197                 struct memblock_region *r;
1198
1199                 for_each_mem_region(r) {
1200                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
1201                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1202                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
1203                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1204
1205                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
1206                             memblock_is_mirror(r))
1207                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
1208
1209                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
1210                             !memblock_is_mirror(r))
1211                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
1212                 }
1213         }
1214
1215         return nr_absent;
1216 }
1217
1218 /*
1219  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
1220  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
1221  */
1222 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
1223                                         unsigned long zone_type,
1224                                         unsigned long node_start_pfn,
1225                                         unsigned long node_end_pfn,
1226                                         unsigned long *zone_start_pfn,
1227                                         unsigned long *zone_end_pfn)
1228 {
1229         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
1230         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
1231
1232         /* Get the start and end of the zone */
1233         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
1234         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
1235         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type, node_end_pfn,
1236                                            zone_start_pfn, zone_end_pfn);
1237
1238         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
1239         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
1240                 return 0;
1241
1242         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
1243         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
1244         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
1245
1246         /* Return the spanned pages */
1247         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
1248 }
1249
1250 static void __init reset_memoryless_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat)
1251 {
1252         struct zone *z;
1253
1254         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++) {
1255                 z->zone_start_pfn = 0;
1256                 z->spanned_pages = 0;
1257                 z->present_pages = 0;
1258 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1259                 z->present_early_pages = 0;
1260 #endif
1261         }
1262
1263         pgdat->node_spanned_pages = 0;
1264         pgdat->node_present_pages = 0;
1265         pr_debug("On node %d totalpages: 0\n", pgdat->node_id);
1266 }
1267
1268 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1269                                                 unsigned long node_start_pfn,
1270                                                 unsigned long node_end_pfn)
1271 {
1272         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
1273         enum zone_type i;
1274
1275         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1276                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1277                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
1278                 unsigned long spanned, absent;
1279                 unsigned long real_size;
1280
1281                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
1282                                                      node_start_pfn,
1283                                                      node_end_pfn,
1284                                                      &zone_start_pfn,
1285                                                      &zone_end_pfn);
1286                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
1287                                                    zone_start_pfn,
1288                                                    zone_end_pfn);
1289
1290                 real_size = spanned - absent;
1291
1292                 if (spanned)
1293                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1294                 else
1295                         zone->zone_start_pfn = 0;
1296                 zone->spanned_pages = spanned;
1297                 zone->present_pages = real_size;
1298 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
1299                 zone->present_early_pages = real_size;
1300 #endif
1301
1302                 totalpages += spanned;
1303                 realtotalpages += real_size;
1304         }
1305
1306         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1307         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1308         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1309 }
1310
1311 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
1312                                                 unsigned long present_pages)
1313 {
1314         unsigned long pages = spanned_pages;
1315
1316         /*
1317          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
1318          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
1319          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
1320          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
1321          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
1322          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
1323          */
1324         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
1325             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
1326                 pages = present_pages;
1327
1328         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
1329 }
1330
1331 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1332 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
1333 {
1334         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
1335
1336         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
1337         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
1338         ds_queue->split_queue_len = 0;
1339 }
1340 #else
1341 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
1342 #endif
1343
1344 #ifdef CONFIG_COMPACTION
1345 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
1346 {
1347         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
1348 }
1349 #else
1350 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
1351 #endif
1352
1353 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
1354 {
1355         int i;
1356
1357         pgdat_resize_init(pgdat);
1358         pgdat_kswapd_lock_init(pgdat);
1359
1360         pgdat_init_split_queue(pgdat);
1361         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
1362
1363         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
1364         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
1365
1366         for (i = 0; i < NR_VMSCAN_THROTTLE; i++)
1367                 init_waitqueue_head(&pgdat->reclaim_wait[i]);
1368
1369         pgdat_page_ext_init(pgdat);
1370         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
1371 }
1372
1373 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
1374                                                         unsigned long remaining_pages)
1375 {
1376         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
1377         zone_set_nid(zone, nid);
1378         zone->name = zone_names[idx];
1379         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
1380         spin_lock_init(&zone->lock);
1381         zone_seqlock_init(zone);
1382         zone_pcp_init(zone);
1383 }
1384
1385 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
1386 {
1387         unsigned int order, t;
1388         for_each_migratetype_order(order, t) {
1389                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
1390                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1391         }
1392
1393 #ifdef CONFIG_UNACCEPTED_MEMORY
1394         INIT_LIST_HEAD(&zone->unaccepted_pages);
1395 #endif
1396 }
1397
1398 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
1399                                         unsigned long zone_start_pfn,
1400                                         unsigned long size)
1401 {
1402         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1403         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
1404
1405         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
1406                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
1407
1408         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
1409
1410         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
1411                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
1412                         pgdat->node_id,
1413                         (unsigned long)zone_idx(zone),
1414                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
1415
1416         zone_init_free_lists(zone);
1417         zone->initialized = 1;
1418 }
1419
1420 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
1421 /*
1422  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
1423  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
1424  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
1425  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
1426  * bytes.
1427  */
1428 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
1429 {
1430         unsigned long usemapsize;
1431
1432         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
1433         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
1434         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
1435         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
1436         usemapsize = roundup(usemapsize, BITS_PER_LONG);
1437
1438         return usemapsize / BITS_PER_BYTE;
1439 }
1440
1441 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
1442 {
1443         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
1444                                                zone->spanned_pages);
1445         zone->pageblock_flags = NULL;
1446         if (usemapsize) {
1447                 zone->pageblock_flags =
1448                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
1449                                             zone_to_nid(zone));
1450                 if (!zone->pageblock_flags)
1451                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
1452                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
1453         }
1454 }
1455 #else
1456 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
1457 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
1458
1459 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
1460
1461 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
1462 void __init set_pageblock_order(void)
1463 {
1464         unsigned int order = MAX_PAGE_ORDER;
1465
1466         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
1467         if (pageblock_order)
1468                 return;
1469
1470         /* Don't let pageblocks exceed the maximum allocation granularity. */
1471         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT && HUGETLB_PAGE_ORDER < order)
1472                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
1473
1474         /*
1475          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
1476          * This value may be variable depending on boot parameters on powerpc.
1477          */
1478         pageblock_order = order;
1479 }
1480 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
1481
1482 /*
1483  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
1484  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
1485  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
1486  * the kernel config
1487  */
1488 void __init set_pageblock_order(void)
1489 {
1490 }
1491
1492 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
1493
1494 /*
1495  * Set up the zone data structures
1496  * - init pgdat internals
1497  * - init all zones belonging to this node
1498  *
1499  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
1500  */
1501 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1502 void __ref free_area_init_core_hotplug(struct pglist_data *pgdat)
1503 {
1504         int nid = pgdat->node_id;
1505         enum zone_type z;
1506         int cpu;
1507
1508         pgdat_init_internals(pgdat);
1509
1510         if (pgdat->per_cpu_nodestats == &boot_nodestats)
1511                 pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
1512
1513         /*
1514          * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
1515          * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
1516          * when it starts in the near future.
1517          */
1518         pgdat->nr_zones = 0;
1519         pgdat->kswapd_order = 0;
1520         pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
1521         pgdat->node_start_pfn = 0;
1522         pgdat->node_present_pages = 0;
1523
1524         for_each_online_cpu(cpu) {
1525                 struct per_cpu_nodestat *p;
1526
1527                 p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
1528                 memset(p, 0, sizeof(*p));
1529         }
1530
1531         /*
1532          * When memory is hot-added, all the memory is in offline state. So
1533          * clear all zones' present_pages and managed_pages because they will
1534          * be updated in online_pages() and offline_pages().
1535          */
1536         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
1537                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1538
1539                 zone->present_pages = 0;
1540                 zone_init_internals(zone, z, nid, 0);
1541         }
1542 }
1543 #endif
1544
1545 /*
1546  * Set up the zone data structures:
1547  *   - mark all pages reserved
1548  *   - mark all memory queues empty
1549  *   - clear the memory bitmaps
1550  *
1551  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
1552  * NOTE: this function is only called during early init.
1553  */
1554 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
1555 {
1556         enum zone_type j;
1557         int nid = pgdat->node_id;
1558
1559         pgdat_init_internals(pgdat);
1560         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
1561
1562         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
1563                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
1564                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
1565
1566                 size = zone->spanned_pages;
1567                 freesize = zone->present_pages;
1568
1569                 /*
1570                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
1571                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
1572                  * and per-cpu initialisations
1573                  */
1574                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
1575                 if (!is_highmem_idx(j)) {
1576                         if (freesize >= memmap_pages) {
1577                                 freesize -= memmap_pages;
1578                                 if (memmap_pages)
1579                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
1580                                                  zone_names[j], memmap_pages);
1581                         } else
1582                                 pr_warn("  %s zone: %lu memmap pages exceeds freesize %lu\n",
1583                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
1584                 }
1585
1586                 /* Account for reserved pages */
1587                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
1588                         freesize -= dma_reserve;
1589                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
1590                 }
1591
1592                 if (!is_highmem_idx(j))
1593                         nr_kernel_pages += freesize;
1594                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
1595                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
1596                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
1597                 nr_all_pages += freesize;
1598
1599                 /*
1600                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
1601                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
1602                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
1603                  */
1604                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
1605
1606                 if (!size)
1607                         continue;
1608
1609                 setup_usemap(zone);
1610                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
1611         }
1612 }
1613
1614 void __init *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
1615                           phys_addr_t min_addr, int nid, bool exact_nid)
1616 {
1617         void *ptr;
1618
1619         if (exact_nid)
1620                 ptr = memblock_alloc_exact_nid_raw(size, align, min_addr,
1621                                                    MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
1622                                                    nid);
1623         else
1624                 ptr = memblock_alloc_try_nid_raw(size, align, min_addr,
1625                                                  MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
1626                                                  nid);
1627
1628         if (ptr && size > 0)
1629                 page_init_poison(ptr, size);
1630
1631         return ptr;
1632 }
1633
1634 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1635 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
1636 {
1637         unsigned long start, offset, size, end;
1638         struct page *map;
1639
1640         /* Skip empty nodes */
1641         if (!pgdat->node_spanned_pages)
1642                 return;
1643
1644         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
1645         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
1646         /*
1647                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_PAGE_ORDER
1648          * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
1649          * for the buddy allocator to function correctly.
1650          */
1651         end = ALIGN(pgdat_end_pfn(pgdat), MAX_ORDER_NR_PAGES);
1652         size =  (end - start) * sizeof(struct page);
1653         map = memmap_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES, MEMBLOCK_LOW_LIMIT,
1654                            pgdat->node_id, false);
1655         if (!map)
1656                 panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
1657                       size, pgdat->node_id);
1658         pgdat->node_mem_map = map + offset;
1659         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
1660                  __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
1661                  (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
1662 #ifndef CONFIG_NUMA
1663         /* the global mem_map is just set as node 0's */
1664         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
1665                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
1666                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
1667                         mem_map -= offset;
1668         }
1669 #endif
1670 }
1671 #else
1672 static inline void alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
1673 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
1674
1675 /**
1676  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
1677  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
1678  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
1679  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
1680  *
1681  * It returns the start and end page frame of a node based on information
1682  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
1683  * with no available memory, the start and end PFNs will be 0.
1684  */
1685 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
1686                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
1687 {
1688         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
1689         int i;
1690
1691         *start_pfn = -1UL;
1692         *end_pfn = 0;
1693
1694         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
1695                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
1696                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
1697         }
1698
1699         if (*start_pfn == -1UL)
1700                 *start_pfn = 0;
1701 }
1702
1703 static void __init free_area_init_node(int nid)
1704 {
1705         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1706         unsigned long start_pfn = 0;
1707         unsigned long end_pfn = 0;
1708
1709         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
1710         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
1711
1712         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
1713
1714         pgdat->node_id = nid;
1715         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
1716         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
1717
1718         if (start_pfn != end_pfn) {
1719                 pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
1720                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
1721                         end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
1722
1723                 calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
1724         } else {
1725                 pr_info("Initmem setup node %d as memoryless\n", nid);
1726
1727                 reset_memoryless_node_totalpages(pgdat);
1728         }
1729
1730         alloc_node_mem_map(pgdat);
1731         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
1732
1733         free_area_init_core(pgdat);
1734         lru_gen_init_pgdat(pgdat);
1735 }
1736
1737 /* Any regular or high memory on that node ? */
1738 static void __init check_for_memory(pg_data_t *pgdat)
1739 {
1740         enum zone_type zone_type;
1741
1742         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
1743                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
1744                 if (populated_zone(zone)) {
1745                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
1746                                 node_set_state(pgdat->node_id, N_HIGH_MEMORY);
1747                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
1748                                 node_set_state(pgdat->node_id, N_NORMAL_MEMORY);
1749                         break;
1750                 }
1751         }
1752 }
1753
1754 #if MAX_NUMNODES > 1
1755 /*
1756  * Figure out the number of possible node ids.
1757  */
1758 void __init setup_nr_node_ids(void)
1759 {
1760         unsigned int highest;
1761
1762         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
1763         nr_node_ids = highest + 1;
1764 }
1765 #endif
1766
1767 /*
1768  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
1769  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
1770  */
1771 static bool arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
1772 {
1773         return IS_ENABLED(CONFIG_ARC) && !IS_ENABLED(CONFIG_ARC_HAS_PAE40);
1774 }
1775
1776 /**
1777  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
1778  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
1779  *
1780  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
1781  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
1782  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
1783  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
1784  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
1785  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
1786  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
1787  * at arch_max_dma_pfn.
1788  */
1789 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
1790 {
1791         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1792         int i, nid, zone;
1793         bool descending;
1794
1795         /* Record where the zone boundaries are */
1796         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
1797                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
1798         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
1799                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
1800
1801         start_pfn = PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
1802         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
1803
1804         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1805                 if (descending)
1806                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
1807                 else
1808                         zone = i;
1809
1810                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
1811                         continue;
1812
1813                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
1814                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
1815                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
1816
1817                 start_pfn = end_pfn;
1818         }
1819
1820         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
1821         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
1822         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
1823
1824         /* Print out the zone ranges */
1825         pr_info("Zone ranges:\n");
1826         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1827                 if (i == ZONE_MOVABLE)
1828                         continue;
1829                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
1830                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
1831                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
1832                         pr_cont("empty\n");
1833                 else
1834                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
1835                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
1836                                         << PAGE_SHIFT,
1837                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
1838                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
1839         }
1840
1841         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
1842         pr_info("Movable zone start for each node\n");
1843         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
1844                 if (zone_movable_pfn[i])
1845                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
1846                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
1847         }
1848
1849         /*
1850          * Print out the early node map, and initialize the
1851          * subsection-map relative to active online memory ranges to
1852          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
1853          */
1854         pr_info("Early memory node ranges\n");
1855         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
1856                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
1857                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
1858                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
1859                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
1860         }
1861
1862         /* Initialise every node */
1863         mminit_verify_pageflags_layout();
1864         setup_nr_node_ids();
1865         set_pageblock_order();
1866
1867         for_each_node(nid) {
1868                 pg_data_t *pgdat;
1869
1870                 if (!node_online(nid)) {
1871                         /* Allocator not initialized yet */
1872                         pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
1873                         if (!pgdat)
1874                                 panic("Cannot allocate %zuB for node %d.\n",
1875                                        sizeof(*pgdat), nid);
1876                         arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
1877                         free_area_init_node(nid);
1878
1879                         /*
1880                          * We do not want to confuse userspace by sysfs
1881                          * files/directories for node without any memory
1882                          * attached to it, so this node is not marked as
1883                          * N_MEMORY and not marked online so that no sysfs
1884                          * hierarchy will be created via register_one_node for
1885                          * it. The pgdat will get fully initialized by
1886                          * hotadd_init_pgdat() when memory is hotplugged into
1887                          * this node.
1888                          */
1889                         continue;
1890                 }
1891
1892                 pgdat = NODE_DATA(nid);
1893                 free_area_init_node(nid);
1894
1895                 /* Any memory on that node */
1896                 if (pgdat->node_present_pages)
1897                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
1898                 check_for_memory(pgdat);
1899         }
1900
1901         memmap_init();
1902
1903         /* disable hash distribution for systems with a single node */
1904         fixup_hashdist();
1905 }
1906
1907 /**
1908  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
1909  *
1910  * This function should be called after node map is populated and sorted.
1911  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
1912  * all the nodes.
1913  *
1914  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
1915  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
1916  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
1917  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
1918  *
1919  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
1920  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
1921  * populated node map.
1922  *
1923  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
1924  * requirement (single node).
1925  */
1926 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
1927 {
1928         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
1929         unsigned long start, end, mask;
1930         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
1931         int i, nid;
1932
1933         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
1934                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
1935                         last_nid = nid;
1936                         last_end = end;
1937                         continue;
1938                 }
1939
1940                 /*
1941                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
1942                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
1943                  * too coarse to separate the current node from the last.
1944                  */
1945                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
1946                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
1947                         mask <<= 1;
1948
1949                 /* accumulate all internode masks */
1950                 accl_mask |= mask;
1951         }
1952
1953         /* convert mask to number of pages */
1954         return ~accl_mask + 1;
1955 }
1956
1957 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1958 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1959                                        unsigned long nr_pages)
1960 {
1961         struct page *page;
1962         unsigned long i;
1963
1964         if (!nr_pages)
1965                 return;
1966
1967         page = pfn_to_page(pfn);
1968
1969         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1970         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES && IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn)) {
1971                 for (i = 0; i < nr_pages; i += pageblock_nr_pages)
1972                         set_pageblock_migratetype(page + i, MIGRATE_MOVABLE);
1973                 __free_pages_core(page, MAX_PAGE_ORDER);
1974                 return;
1975         }
1976
1977         /* Accept chunks smaller than MAX_PAGE_ORDER upfront */
1978         accept_memory(PFN_PHYS(pfn), PFN_PHYS(pfn + nr_pages));
1979
1980         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1981                 if (pageblock_aligned(pfn))
1982                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1983                 __free_pages_core(page, 0);
1984         }
1985 }
1986
1987 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1988 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1989 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1990
1991 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1992 {
1993         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1994                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1995 }
1996
1997 /*
1998  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1999  *
2000  * We check if a current MAX_PAGE_ORDER block is valid by only checking the
2001  * validity of the head pfn.
2002  */
2003 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
2004 {
2005         if (IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn) && !pfn_valid(pfn))
2006                 return false;
2007         return true;
2008 }
2009
2010 /*
2011  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
2012  * MAX_ORDER_NR_PAGES sizes.
2013  */
2014 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
2015                                        unsigned long end_pfn)
2016 {
2017         unsigned long nr_free = 0;
2018
2019         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
2020                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
2021                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
2022                         nr_free = 0;
2023                 } else if (IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn)) {
2024                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
2025                         nr_free = 1;
2026                 } else {
2027                         nr_free++;
2028                 }
2029         }
2030         /* Free the last block of pages to allocator */
2031         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
2032 }
2033
2034 /*
2035  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
2036  * by performing it only once every MAX_ORDER_NR_PAGES.
2037  * Return number of pages initialized.
2038  */
2039 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
2040                                                  unsigned long pfn,
2041                                                  unsigned long end_pfn)
2042 {
2043         int nid = zone_to_nid(zone);
2044         unsigned long nr_pages = 0;
2045         int zid = zone_idx(zone);
2046         struct page *page = NULL;
2047
2048         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
2049                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
2050                         page = NULL;
2051                         continue;
2052                 } else if (!page || IS_MAX_ORDER_ALIGNED(pfn)) {
2053                         page = pfn_to_page(pfn);
2054                 } else {
2055                         page++;
2056                 }
2057                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
2058                 nr_pages++;
2059         }
2060         return (nr_pages);
2061 }
2062
2063 /*
2064  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
2065  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
2066  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
2067  * return false indicating there are no valid ranges left.
2068  */
2069 static bool __init
2070 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
2071                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
2072                                     unsigned long first_init_pfn)
2073 {
2074         u64 j;
2075
2076         /*
2077          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
2078          * already been initialized. We don't need to do anything with them
2079          * so we just need to flush them out of the system.
2080          */
2081         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
2082                 if (*epfn <= first_init_pfn)
2083                         continue;
2084                 if (*spfn < first_init_pfn)
2085                         *spfn = first_init_pfn;
2086                 *i = j;
2087                 return true;
2088         }
2089
2090         return false;
2091 }
2092
2093 /*
2094  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
2095  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
2096  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
2097  * page in __free_one_page()).
2098  *
2099  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
2100  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
2101  * any issues with the buddy page computation.
2102  */
2103 static unsigned long __init
2104 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
2105                        unsigned long *end_pfn)
2106 {
2107         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2108         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
2109         unsigned long nr_pages = 0;
2110         u64 j = *i;
2111
2112         /* First we loop through and initialize the page values */
2113         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
2114                 unsigned long t;
2115
2116                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
2117                         break;
2118
2119                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
2120                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
2121
2122                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
2123                         *start_pfn = mo_pfn;
2124                         break;
2125                 }
2126         }
2127
2128         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
2129         swap(j, *i);
2130
2131         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
2132                 unsigned long t;
2133
2134                 if (mo_pfn <= spfn)
2135                         break;
2136
2137                 t = min(mo_pfn, epfn);
2138                 deferred_free_pages(spfn, t);
2139
2140                 if (mo_pfn <= epfn)
2141                         break;
2142         }
2143
2144         return nr_pages;
2145 }
2146
2147 static void __init
2148 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2149                            void *arg)
2150 {
2151         unsigned long spfn, epfn;
2152         struct zone *zone = arg;
2153         u64 i;
2154
2155         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
2156
2157         /*
2158          * Initialize and free pages in MAX_PAGE_ORDER sized increments so that
2159          * we can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
2160          */
2161         while (spfn < end_pfn) {
2162                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2163                 cond_resched();
2164         }
2165 }
2166
2167 /* An arch may override for more concurrency. */
2168 __weak int __init
2169 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
2170 {
2171         return 1;
2172 }
2173
2174 /* Initialise remaining memory on a node */
2175 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
2176 {
2177         pg_data_t *pgdat = data;
2178         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2179         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2180         unsigned long first_init_pfn, flags;
2181         unsigned long start = jiffies;
2182         struct zone *zone;
2183         int zid, max_threads;
2184         u64 i;
2185
2186         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2187         if (!cpumask_empty(cpumask))
2188                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2189
2190         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2191         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2192         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2193                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2194                 pgdat_init_report_one_done();
2195                 return 0;
2196         }
2197
2198         /* Sanity check boundaries */
2199         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2200         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2201         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2202
2203         /*
2204          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2205          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2206          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2207          */
2208         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2209
2210         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2211         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2212                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2213                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2214                         break;
2215         }
2216
2217         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2218         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2219                                                  first_init_pfn))
2220                 goto zone_empty;
2221
2222         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2223
2224         while (spfn < epfn) {
2225                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2226                 struct padata_mt_job job = {
2227                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2228                         .fn_arg      = zone,
2229                         .start       = spfn,
2230                         .size        = epfn_align - spfn,
2231                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2232                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2233                         .max_threads = max_threads,
2234                 };
2235
2236                 padata_do_multithreaded(&job);
2237                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2238                                                     epfn_align);
2239         }
2240 zone_empty:
2241         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2242         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2243
2244         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2245                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2246
2247         pgdat_init_report_one_done();
2248         return 0;
2249 }
2250
2251 /*
2252  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2253  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2254  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2255  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2256  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2257  *
2258  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2259  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2260  * enough pages to satisfy the allocation.
2261  *
2262  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2263  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2264  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2265  */
2266 bool __init deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2267 {
2268         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2269         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2270         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2271         unsigned long spfn, epfn, flags;
2272         unsigned long nr_pages = 0;
2273         u64 i;
2274
2275         /* Only the last zone may have deferred pages */
2276         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2277                 return false;
2278
2279         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2280
2281         /*
2282          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2283          * true, as there might be enough pages already.
2284          */
2285         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2286                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2287                 return true;
2288         }
2289
2290         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2291         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2292                                                  first_deferred_pfn)) {
2293                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2294                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2295                 /* Retry only once. */
2296                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2297         }
2298
2299         /*
2300          * Initialize and free pages in MAX_PAGE_ORDER sized increments so
2301          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2302          * allocator.
2303          */
2304         while (spfn < epfn) {
2305                 /* update our first deferred PFN for this section */
2306                 first_deferred_pfn = spfn;
2307
2308                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2309                 touch_nmi_watchdog();
2310
2311                 /* We should only stop along section boundaries */
2312                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2313                         continue;
2314
2315                 /* If our quota has been met we can stop here */
2316                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2317                         break;
2318         }
2319
2320         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2321         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2322
2323         return nr_pages > 0;
2324 }
2325
2326 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2327
2328 #ifdef CONFIG_CMA
2329 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2330 {
2331         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2332         struct page *p = page;
2333
2334         do {
2335                 __ClearPageReserved(p);
2336                 set_page_count(p, 0);
2337         } while (++p, --i);
2338
2339         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2340         set_page_refcounted(page);
2341         __free_pages(page, pageblock_order);
2342
2343         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2344         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2345 }
2346 #endif
2347
2348 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
2349 {
2350         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
2351         unsigned long block_end_pfn;
2352
2353         block_end_pfn = pageblock_end_pfn(block_start_pfn);
2354         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
2355                         block_start_pfn = block_end_pfn,
2356                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
2357
2358                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
2359
2360                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
2361                                              block_end_pfn, zone))
2362                         return;
2363                 cond_resched();
2364         }
2365
2366         /* We confirm that there is no hole */
2367         zone->contiguous = true;
2368 }
2369
2370 void __init page_alloc_init_late(void)
2371 {
2372         struct zone *zone;
2373         int nid;
2374
2375 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2376
2377         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2378         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2379         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2380                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2381         }
2382
2383         /* Block until all are initialised */
2384         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2385
2386         /*
2387          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2388          * on-demand struct page initialization.
2389          */
2390         static_branch_disable(&deferred_pages);
2391
2392         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2393         files_maxfiles_init();
2394 #endif
2395
2396         buffer_init();
2397
2398         /* Discard memblock private memory */
2399         memblock_discard();
2400
2401         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2402                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2403
2404         for_each_populated_zone(zone)
2405                 set_zone_contiguous(zone);
2406
2407         /* Initialize page ext after all struct pages are initialized. */
2408         if (deferred_struct_pages)
2409                 page_ext_init();
2410
2411         page_alloc_sysctl_init();
2412 }
2413
2414 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
2415 /*
2416  * Returns the number of pages that arch has reserved but
2417  * is not known to alloc_large_system_hash().
2418  */
2419 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
2420 {
2421         return 0;
2422 }
2423 #endif
2424
2425 /*
2426  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
2427  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
2428  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
2429  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
2430  * only doubles, instead of quadrupling as well.
2431  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
2432  * makes sense, it is disabled on such platforms.
2433  */
2434 #if __BITS_PER_LONG > 32
2435 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
2436 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
2437 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
2438 #endif
2439
2440 /*
2441  * allocate a large system hash table from bootmem
2442  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2443  *   quantity of entries
2444  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2445  */
2446 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2447                                      unsigned long bucketsize,
2448                                      unsigned long numentries,
2449                                      int scale,
2450                                      int flags,
2451                                      unsigned int *_hash_shift,
2452                                      unsigned int *_hash_mask,
2453                                      unsigned long low_limit,
2454                                      unsigned long high_limit)
2455 {
2456         unsigned long long max = high_limit;
2457         unsigned long log2qty, size;
2458         void *table;
2459         gfp_t gfp_flags;
2460         bool virt;
2461         bool huge;
2462
2463         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2464         if (!numentries) {
2465                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2466                 numentries = nr_kernel_pages;
2467                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
2468
2469                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
2470                 if (PAGE_SIZE < SZ_1M)
2471                         numentries = round_up(numentries, SZ_1M / PAGE_SIZE);
2472
2473 #if __BITS_PER_LONG > 32
2474                 if (!high_limit) {
2475                         unsigned long adapt;
2476
2477                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
2478                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
2479                                 scale++;
2480                 }
2481 #endif
2482
2483                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2484                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2485                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2486                 else
2487                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2488
2489                 if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
2490                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
2491         }
2492         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
2493
2494         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2495         if (max == 0) {
2496                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2497                 do_div(max, bucketsize);
2498         }
2499         max = min(max, 0x80000000ULL);
2500
2501         if (numentries < low_limit)
2502                 numentries = low_limit;
2503         if (numentries > max)
2504                 numentries = max;
2505
2506         log2qty = ilog2(numentries);
2507
2508         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
2509         do {
2510                 virt = false;
2511                 size = bucketsize << log2qty;
2512                 if (flags & HASH_EARLY) {
2513                         if (flags & HASH_ZERO)
2514                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
2515                         else
2516                                 table = memblock_alloc_raw(size,
2517                                                            SMP_CACHE_BYTES);
2518                 } else if (get_order(size) > MAX_PAGE_ORDER || hashdist) {
2519                         table = vmalloc_huge(size, gfp_flags);
2520                         virt = true;
2521                         if (table)
2522                                 huge = is_vm_area_hugepages(table);
2523                 } else {
2524                         /*
2525                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
2526                          * some pages at the end of hash table which
2527                          * alloc_pages_exact() automatically does
2528                          */
2529                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
2530                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
2531                 }
2532         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2533
2534         if (!table)
2535                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2536
2537         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
2538                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
2539                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
2540
2541         if (_hash_shift)
2542                 *_hash_shift = log2qty;
2543         if (_hash_mask)
2544                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2545
2546         return table;
2547 }
2548
2549 /**
2550  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
2551  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
2552  *
2553  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
2554  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
2555  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
2556  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
2557  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
2558  * smaller per-cpu batchsize.
2559  */
2560 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
2561 {
2562         dma_reserve = new_dma_reserve;
2563 }
2564
2565 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
2566                                                         unsigned int order)
2567 {
2568
2569         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT)) {
2570                 int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
2571
2572                 if (!early_page_initialised(pfn, nid))
2573                         return;
2574         }
2575
2576         if (!kmsan_memblock_free_pages(page, order)) {
2577                 /* KMSAN will take care of these pages. */
2578                 return;
2579         }
2580         __free_pages_core(page, order);
2581 }
2582
2583 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
2584 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
2585
2586 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
2587 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
2588
2589 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
2590                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
2591 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
2592 {
2593
2594         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
2595 }
2596 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
2597
2598 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
2599                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
2600 static int __init early_init_on_free(char *buf)
2601 {
2602         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
2603 }
2604 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
2605
2606 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_DEBUG_VM, check_pages_enabled);
2607
2608 /*
2609  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
2610  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
2611  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
2612  * enabled, and then make decisions.
2613  */
2614 static void __init mem_debugging_and_hardening_init(void)
2615 {
2616         bool page_poisoning_requested = false;
2617         bool want_check_pages = false;
2618
2619 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
2620         /*
2621          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
2622          * either of those options are enabled, enable poisoning.
2623          */
2624         if (page_poisoning_enabled() ||
2625              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
2626               debug_pagealloc_enabled())) {
2627                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
2628                 page_poisoning_requested = true;
2629                 want_check_pages = true;
2630         }
2631 #endif
2632
2633         if ((_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early) &&
2634             page_poisoning_requested) {
2635                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
2636                         "will take precedence over init_on_alloc and init_on_free\n");
2637                 _init_on_alloc_enabled_early = false;
2638                 _init_on_free_enabled_early = false;
2639         }
2640
2641         if (_init_on_alloc_enabled_early) {
2642                 want_check_pages = true;
2643                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
2644         } else {
2645                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
2646         }
2647
2648         if (_init_on_free_enabled_early) {
2649                 want_check_pages = true;
2650                 static_branch_enable(&init_on_free);
2651         } else {
2652                 static_branch_disable(&init_on_free);
2653         }
2654
2655         if (IS_ENABLED(CONFIG_KMSAN) &&
2656             (_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early))
2657                 pr_info("mem auto-init: please make sure init_on_alloc and init_on_free are disabled when running KMSAN\n");
2658
2659 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
2660         if (debug_pagealloc_enabled()) {
2661                 want_check_pages = true;
2662                 static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
2663
2664                 if (debug_guardpage_minorder())
2665                         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
2666         }
2667 #endif
2668
2669         /*
2670          * Any page debugging or hardening option also enables sanity checking
2671          * of struct pages being allocated or freed. With CONFIG_DEBUG_VM it's
2672          * enabled already.
2673          */
2674         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && want_check_pages)
2675                 static_branch_enable(&check_pages_enabled);
2676 }
2677
2678 /* Report memory auto-initialization states for this boot. */
2679 static void __init report_meminit(void)
2680 {
2681         const char *stack;
2682
2683         if (IS_ENABLED(CONFIG_INIT_STACK_ALL_PATTERN))
2684                 stack = "all(pattern)";
2685         else if (IS_ENABLED(CONFIG_INIT_STACK_ALL_ZERO))
2686                 stack = "all(zero)";
2687         else if (IS_ENABLED(CONFIG_GCC_PLUGIN_STRUCTLEAK_BYREF_ALL))
2688                 stack = "byref_all(zero)";
2689         else if (IS_ENABLED(CONFIG_GCC_PLUGIN_STRUCTLEAK_BYREF))
2690                 stack = "byref(zero)";
2691         else if (IS_ENABLED(CONFIG_GCC_PLUGIN_STRUCTLEAK_USER))
2692                 stack = "__user(zero)";
2693         else
2694                 stack = "off";
2695
2696         pr_info("mem auto-init: stack:%s, heap alloc:%s, heap free:%s\n",
2697                 stack, want_init_on_alloc(GFP_KERNEL) ? "on" : "off",
2698                 want_init_on_free() ? "on" : "off");
2699         if (want_init_on_free())
2700                 pr_info("mem auto-init: clearing system memory may take some time...\n");
2701 }
2702
2703 static void __init mem_init_print_info(void)
2704 {
2705         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
2706         unsigned long init_code_size, init_data_size;
2707
2708         physpages = get_num_physpages();
2709         codesize = _etext - _stext;
2710         datasize = _edata - _sdata;
2711         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
2712         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
2713         init_data_size = __init_end - __init_begin;
2714         init_code_size = _einittext - _sinittext;
2715
2716         /*
2717          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
2718          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
2719          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
2720          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
2721          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
2722          */
2723 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
2724         do { \
2725                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
2726                         size -= adj; \
2727         } while (0)
2728
2729         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
2730                      _sinittext, init_code_size);
2731         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
2732         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
2733         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
2734         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
2735
2736 #undef  adj_init_size
2737
2738         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
2739 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
2740                 ", %luK highmem"
2741 #endif
2742                 ")\n",
2743                 K(nr_free_pages()), K(physpages),
2744                 codesize / SZ_1K, datasize / SZ_1K, rosize / SZ_1K,
2745                 (init_data_size + init_code_size) / SZ_1K, bss_size / SZ_1K,
2746                 K(physpages - totalram_pages() - totalcma_pages),
2747                 K(totalcma_pages)
2748 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
2749                 , K(totalhigh_pages())
2750 #endif
2751                 );
2752 }
2753
2754 /*
2755  * Set up kernel memory allocators
2756  */
2757 void __init mm_core_init(void)
2758 {
2759         /* Initializations relying on SMP setup */
2760         build_all_zonelists(NULL);
2761         page_alloc_init_cpuhp();
2762
2763         /*
2764          * page_ext requires contiguous pages,
2765          * bigger than MAX_PAGE_ORDER unless SPARSEMEM.
2766          */
2767         page_ext_init_flatmem();
2768         mem_debugging_and_hardening_init();
2769         kfence_alloc_pool_and_metadata();
2770         report_meminit();
2771         kmsan_init_shadow();
2772         stack_depot_early_init();
2773         mem_init();
2774         mem_init_print_info();
2775         kmem_cache_init();
2776         /*
2777          * page_owner must be initialized after buddy is ready, and also after
2778          * slab is ready so that stack_depot_init() works properly
2779          */
2780         page_ext_init_flatmem_late();
2781         kmemleak_init();
2782         ptlock_cache_init();
2783         pgtable_cache_init();
2784         debug_objects_mem_init();
2785         vmalloc_init();
2786         /* If no deferred init page_ext now, as vmap is fully initialized */
2787         if (!deferred_struct_pages)
2788                 page_ext_init();
2789         /* Should be run before the first non-init thread is created */
2790         init_espfix_bsp();
2791         /* Should be run after espfix64 is set up. */
2792         pti_init();
2793         kmsan_init_runtime();
2794         mm_cache_init();
2795 }