sched/isolation: Defer freeing of the bootmem housekeeping cpumasks

系列基线信息

字段	内容
标题	[PATCH] sched/isolation: Defer freeing of the bootmem housekeeping cpumasks
作者	Ionut Nechita (ionut.nechita@windriver.com)
版本	v1（单 patch）
规模	1 file, +23 / -1
Message-ID	20260802115623.110513-1-ionut.nechita@windriver.com
来源	Bugzilla #221804, 经 Andrew Morton 转发至邮件列表
相关 Commit	Fixes: 27c3a5967f05 (v7.0), 警告自 v7.1 的 59bd1d914bb5 起可见

明确目的

housekeeping_init() 在 start_kernel() 中被调用，此时 slab 已可用但
page_alloc_init_late() 尚未完成延迟内存映射的初始化。当
CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT=y 时，memblock_free() 走
__free_reserved_area() 路径，后者拒绝操作未初始化的内存映射，触发
WARNING 并污染内核 (G W taint)。

本 patch 的目标：将 memblock_free() 的调用推迟到 core_initcall，
确保在延迟内存映射初始化完成后再释放 bootmem cpumask，消除启动警告。

遍历代码

问题根因

1. housekeeping_setup() 在命令行解析阶段通过 memblock 分配 cpumask
2. housekeeping_init() 用 kmalloc() 重新分配后，调用 memblock_free() 释放旧 mask
3. memblock_free() → memblock_phys_free() → __free_reserved_area()，
   此时 slab_is_available()=true，走了 buddy allocator 路径
4. 但 page_alloc_init_late() 尚未运行，延迟 struct page 未初始化
5. __free_reserved_area() 拒绝操作，打印 WARNING

修复逻辑

// 新增：记录待释放的 bootmem mask 指针
static struct cpumask *housekeeping_bootmem_masks[HK_TYPE_MAX] __initdata;

// housekeeping_init() 中：不再直接 memblock_free()
// 改为：
housekeeping_bootmem_masks[type] = omask;

// 新增 core_initcall：延迟释放
static int __init housekeeping_free_bootmem_masks(void)
{
    enum hk_type type;
    for (type = 0; type < HK_TYPE_MAX; type++)
        memblock_free(housekeeping_bootmem_masks[type], cpumask_size());
    return 0;
}
core_initcall(housekeeping_free_bootmem_masks);

关键设计决策：

• 使用 core_initcall 而非 early_initcall，因为后者在
  page_alloc_init_late() 之前运行
• 若 kmalloc() 失败，旧 mask 不被记录，保持原有错误行为不变
• __initdata 标记确保数组在 init 阶段后回收

ASCII 流程图

Before fix:
  start_kernel()
    |-- housekeeping_init()
    |     |-- kmalloc(new mask)
    |     |-- memblock_free(old mask)  <-- BOOM: deferred map not ready
    |           |-- __free_reserved_area()  --> WARNING!
    |
    |-- ... (much later) ...
    |-- page_alloc_init_late()  <-- deferred map initialized here

After fix:
  start_kernel()
    |-- housekeeping_init()
    |     |-- kmalloc(new mask)
    |     |-- housekeeping_bootmem_masks[type] = old mask  <-- just record
    |
    |-- page_alloc_init_late()  <-- deferred map initialized
    |
    |-- do_initcalls()
          |-- core_initcall(housekeeping_free_bootmem_masks)
                |-- memblock_free(recorded masks)  <-- safe now!

Initcall ordering:
  early_initcall  <-- too early (before page_alloc_init_late)
  core_initcall   <-- just right
  late_initcall   <-- would work but unnecessarily late

概念类比

想象一个图书馆搬家的场景：

• 旧书架（bootmem mask）：搬家前用临时木架存放图书
• 新书架（kmalloc mask）：正式的铁质书架
• 搬书（kmalloc + copy）：把书从木架搬到铁架
• 拆除木架（memblock_free）：拆掉旧木架回收木材

问题是：拆除木架时需要记录木材去向（__free_reserved_area 更新内存映射），
但负责记录的账本（deferred memory map）还没写好——会计还没上班。

修复方案：不急着拆木架，先记下"哪些木架需要拆除"，
等会计上班后再统一拆除。

Highlight 突出问题

1. 实际内存无泄漏：cpumask 远小于一个 page，__free_reserved_area()
   本就没有整页可还给 buddy allocator，所以即使 WARNING 触发，也不会真正丢失内存。
   但 taint 标记 (G W) 会影响生产环境判断。

2. early_initcall 仍太早：kernel_init_freeable() 中的
   do_pre_smp_initcalls() 运行在 page_alloc_init_late() 之前，
   必须用 core_initcall 或更晚的级别。

3. kmalloc 失败路径：patch 保留了原有行为——如果 kmalloc() 失败，
   旧 mask 不被记录，因此不会被释放。这是正确的保守策略，但值得注意。

4. 未 Cc stable：作者认为这只是 WARNING + taint，没有实际内存泄漏，
   因此未主动回溯到 stable。如果下游发行版对 taint 敏感，可能需要自行 backport。

5. Mike 的替代方案：Mike Rapoport 曾建议将所有 HK_TYPE_MAX 个 mask
   合并为一次 memblock 分配/释放，但作者认为改动更大且无额外收益，选择了更简单的方案。

版本演进

本 thread 为 v1 patch，无前序版本。讨论线索：Bugzilla 报告 → Andrew Morton 转发并
用 Gemini 分析 → Mike Rapoport 提出建议 → Ionut Nechita 提交 patch。

与其他相关 patch 系列的关联

• 27c3a5967f05 ("sched/isolation: Convert housekeeping cpumasks to rcu pointers")：
  引入问题的 commit，自 v7.0 起存在
• 59bd1d914bb5 ("memblock: warn when freeing reserved memory before memory map is initialized")：
  v7.1 新增的 WARN，使问题变得可见

一句话总结

将 housekeeping_init() 中对 bootmem cpumask 的 memblock_free() 推迟到
core_initcall 执行，避免在延迟内存映射未初始化时触发 WARNING。