tracing: Fix a possible race when disabling buffered events
[platform/kernel/linux-starfive.git] / mm / page_alloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/page_alloc.c
4  *
5  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
6  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
7  *
8  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
9  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
10  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
11  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
12  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
13  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
14  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
15  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
16  */
17
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/highmem.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/swapops.h>
23 #include <linux/interrupt.h>
24 #include <linux/pagemap.h>
25 #include <linux/jiffies.h>
26 #include <linux/memblock.h>
27 #include <linux/compiler.h>
28 #include <linux/kernel.h>
29 #include <linux/kasan.h>
30 #include <linux/kmsan.h>
31 #include <linux/module.h>
32 #include <linux/suspend.h>
33 #include <linux/pagevec.h>
34 #include <linux/blkdev.h>
35 #include <linux/slab.h>
36 #include <linux/ratelimit.h>
37 #include <linux/oom.h>
38 #include <linux/topology.h>
39 #include <linux/sysctl.h>
40 #include <linux/cpu.h>
41 #include <linux/cpuset.h>
42 #include <linux/memory_hotplug.h>
43 #include <linux/nodemask.h>
44 #include <linux/vmalloc.h>
45 #include <linux/vmstat.h>
46 #include <linux/mempolicy.h>
47 #include <linux/memremap.h>
48 #include <linux/stop_machine.h>
49 #include <linux/random.h>
50 #include <linux/sort.h>
51 #include <linux/pfn.h>
52 #include <linux/backing-dev.h>
53 #include <linux/fault-inject.h>
54 #include <linux/page-isolation.h>
55 #include <linux/debugobjects.h>
56 #include <linux/kmemleak.h>
57 #include <linux/compaction.h>
58 #include <trace/events/kmem.h>
59 #include <trace/events/oom.h>
60 #include <linux/prefetch.h>
61 #include <linux/mm_inline.h>
62 #include <linux/mmu_notifier.h>
63 #include <linux/migrate.h>
64 #include <linux/hugetlb.h>
65 #include <linux/sched/rt.h>
66 #include <linux/sched/mm.h>
67 #include <linux/page_owner.h>
68 #include <linux/page_table_check.h>
69 #include <linux/kthread.h>
70 #include <linux/memcontrol.h>
71 #include <linux/ftrace.h>
72 #include <linux/lockdep.h>
73 #include <linux/nmi.h>
74 #include <linux/psi.h>
75 #include <linux/padata.h>
76 #include <linux/khugepaged.h>
77 #include <linux/buffer_head.h>
78 #include <linux/delayacct.h>
79 #include <asm/sections.h>
80 #include <asm/tlbflush.h>
81 #include <asm/div64.h>
82 #include "internal.h"
83 #include "shuffle.h"
84 #include "page_reporting.h"
85 #include "swap.h"
86
87 /* Free Page Internal flags: for internal, non-pcp variants of free_pages(). */
88 typedef int __bitwise fpi_t;
89
90 /* No special request */
91 #define FPI_NONE                ((__force fpi_t)0)
92
93 /*
94  * Skip free page reporting notification for the (possibly merged) page.
95  * This does not hinder free page reporting from grabbing the page,
96  * reporting it and marking it "reported" -  it only skips notifying
97  * the free page reporting infrastructure about a newly freed page. For
98  * example, used when temporarily pulling a page from a freelist and
99  * putting it back unmodified.
100  */
101 #define FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY  ((__force fpi_t)BIT(0))
102
103 /*
104  * Place the (possibly merged) page to the tail of the freelist. Will ignore
105  * page shuffling (relevant code - e.g., memory onlining - is expected to
106  * shuffle the whole zone).
107  *
108  * Note: No code should rely on this flag for correctness - it's purely
109  *       to allow for optimizations when handing back either fresh pages
110  *       (memory onlining) or untouched pages (page isolation, free page
111  *       reporting).
112  */
113 #define FPI_TO_TAIL             ((__force fpi_t)BIT(1))
114
115 /*
116  * Don't poison memory with KASAN (only for the tag-based modes).
117  * During boot, all non-reserved memblock memory is exposed to page_alloc.
118  * Poisoning all that memory lengthens boot time, especially on systems with
119  * large amount of RAM. This flag is used to skip that poisoning.
120  * This is only done for the tag-based KASAN modes, as those are able to
121  * detect memory corruptions with the memory tags assigned by default.
122  * All memory allocated normally after boot gets poisoned as usual.
123  */
124 #define FPI_SKIP_KASAN_POISON   ((__force fpi_t)BIT(2))
125
126 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
127 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
128 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION (8)
129
130 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPT_RT)
131 /*
132  * On SMP, spin_trylock is sufficient protection.
133  * On PREEMPT_RT, spin_trylock is equivalent on both SMP and UP.
134  */
135 #define pcp_trylock_prepare(flags)      do { } while (0)
136 #define pcp_trylock_finish(flag)        do { } while (0)
137 #else
138
139 /* UP spin_trylock always succeeds so disable IRQs to prevent re-entrancy. */
140 #define pcp_trylock_prepare(flags)      local_irq_save(flags)
141 #define pcp_trylock_finish(flags)       local_irq_restore(flags)
142 #endif
143
144 /*
145  * Locking a pcp requires a PCP lookup followed by a spinlock. To avoid
146  * a migration causing the wrong PCP to be locked and remote memory being
147  * potentially allocated, pin the task to the CPU for the lookup+lock.
148  * preempt_disable is used on !RT because it is faster than migrate_disable.
149  * migrate_disable is used on RT because otherwise RT spinlock usage is
150  * interfered with and a high priority task cannot preempt the allocator.
151  */
152 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
153 #define pcpu_task_pin()         preempt_disable()
154 #define pcpu_task_unpin()       preempt_enable()
155 #else
156 #define pcpu_task_pin()         migrate_disable()
157 #define pcpu_task_unpin()       migrate_enable()
158 #endif
159
160 /*
161  * Generic helper to lookup and a per-cpu variable with an embedded spinlock.
162  * Return value should be used with equivalent unlock helper.
163  */
164 #define pcpu_spin_lock(type, member, ptr)                               \
165 ({                                                                      \
166         type *_ret;                                                     \
167         pcpu_task_pin();                                                \
168         _ret = this_cpu_ptr(ptr);                                       \
169         spin_lock(&_ret->member);                                       \
170         _ret;                                                           \
171 })
172
173 #define pcpu_spin_trylock(type, member, ptr)                            \
174 ({                                                                      \
175         type *_ret;                                                     \
176         pcpu_task_pin();                                                \
177         _ret = this_cpu_ptr(ptr);                                       \
178         if (!spin_trylock(&_ret->member)) {                             \
179                 pcpu_task_unpin();                                      \
180                 _ret = NULL;                                            \
181         }                                                               \
182         _ret;                                                           \
183 })
184
185 #define pcpu_spin_unlock(member, ptr)                                   \
186 ({                                                                      \
187         spin_unlock(&ptr->member);                                      \
188         pcpu_task_unpin();                                              \
189 })
190
191 /* struct per_cpu_pages specific helpers. */
192 #define pcp_spin_lock(ptr)                                              \
193         pcpu_spin_lock(struct per_cpu_pages, lock, ptr)
194
195 #define pcp_spin_trylock(ptr)                                           \
196         pcpu_spin_trylock(struct per_cpu_pages, lock, ptr)
197
198 #define pcp_spin_unlock(ptr)                                            \
199         pcpu_spin_unlock(lock, ptr)
200
201 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
202 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
203 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
204 #endif
205
206 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
207
208 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
209 /*
210  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
211  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
212  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
213  * defined in <linux/topology.h>.
214  */
215 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
216 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
217 #endif
218
219 static DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
220
221 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
222 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
223 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
224 #endif
225
226 /*
227  * Array of node states.
228  */
229 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
230         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
231         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
232 #ifndef CONFIG_NUMA
233         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
234 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
235         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
236 #endif
237         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
238         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
239 #endif  /* NUMA */
240 };
241 EXPORT_SYMBOL(node_states);
242
243 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
244 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
245 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
246 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
247
248 int percpu_pagelist_high_fraction;
249 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
250 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
251 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
252
253 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
254 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
255
256 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
257                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
258 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
259 {
260
261         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
262 }
263 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
264
265 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
266                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
267 static int __init early_init_on_free(char *buf)
268 {
269         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
270 }
271 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
272
273 /*
274  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
275  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
276  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
277  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
278  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
279  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
280  */
281 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
282 {
283         return page->index;
284 }
285
286 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
287 {
288         page->index = migratetype;
289 }
290
291 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
292 /*
293  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
294  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
295  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
296  * they should always be called with system_transition_mutex held
297  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
298  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
299  * with that modification).
300  */
301
302 static gfp_t saved_gfp_mask;
303
304 void pm_restore_gfp_mask(void)
305 {
306         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
307         if (saved_gfp_mask) {
308                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
309                 saved_gfp_mask = 0;
310         }
311 }
312
313 void pm_restrict_gfp_mask(void)
314 {
315         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
316         WARN_ON(saved_gfp_mask);
317         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
318         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
319 }
320
321 bool pm_suspended_storage(void)
322 {
323         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
324                 return false;
325         return true;
326 }
327 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
328
329 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
330 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
331 #endif
332
333 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
334                             fpi_t fpi_flags);
335
336 /*
337  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
338  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
339  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
340  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
341  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
342  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
343  *
344  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
345  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
346  */
347 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
348 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
349         [ZONE_DMA] = 256,
350 #endif
351 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
352         [ZONE_DMA32] = 256,
353 #endif
354         [ZONE_NORMAL] = 32,
355 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
356         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
357 #endif
358         [ZONE_MOVABLE] = 0,
359 };
360
361 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
362 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
363          "DMA",
364 #endif
365 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
366          "DMA32",
367 #endif
368          "Normal",
369 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
370          "HighMem",
371 #endif
372          "Movable",
373 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
374          "Device",
375 #endif
376 };
377
378 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
379         "Unmovable",
380         "Movable",
381         "Reclaimable",
382         "HighAtomic",
383 #ifdef CONFIG_CMA
384         "CMA",
385 #endif
386 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
387         "Isolate",
388 #endif
389 };
390
391 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[NR_COMPOUND_DTORS] = {
392         [NULL_COMPOUND_DTOR] = NULL,
393         [COMPOUND_PAGE_DTOR] = free_compound_page,
394 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
395         [HUGETLB_PAGE_DTOR] = free_huge_page,
396 #endif
397 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
398         [TRANSHUGE_PAGE_DTOR] = free_transhuge_page,
399 #endif
400 };
401
402 int min_free_kbytes = 1024;
403 int user_min_free_kbytes = -1;
404 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
405 int watermark_scale_factor = 10;
406
407 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
408 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
409 static unsigned long dma_reserve __initdata;
410
411 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
412 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
413 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
414 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
415 static unsigned long required_movablecore __initdata;
416 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
417 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
418 bool mirrored_kernelcore __initdata_memblock;
419
420 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
421 int movable_zone;
422 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
423
424 #if MAX_NUMNODES > 1
425 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
426 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
427 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
428 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
429 #endif
430
431 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
432
433 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
434 /*
435  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
436  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
437  * and we can permanently disable that path.
438  */
439 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
440
441 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
442 {
443         return static_branch_unlikely(&deferred_pages);
444 }
445
446 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
447 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
448 {
449         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
450
451         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
452                 return true;
453
454         return false;
455 }
456
457 /*
458  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
459  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
460  */
461 static bool __meminit
462 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
463 {
464         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
465
466         if (early_page_ext_enabled())
467                 return false;
468         /*
469          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
470          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
471          */
472         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
473                 prev_end_pfn = end_pfn;
474                 nr_initialised = 0;
475         }
476
477         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
478         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
479                 return false;
480
481         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
482                 return true;
483         /*
484          * We start only with one section of pages, more pages are added as
485          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
486          */
487         nr_initialised++;
488         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
489             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
490                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
491                 return true;
492         }
493         return false;
494 }
495 #else
496 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
497 {
498         return false;
499 }
500
501 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
502 {
503         return false;
504 }
505
506 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
507 {
508         return false;
509 }
510 #endif
511
512 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
513 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(const struct page *page,
514                                                         unsigned long pfn)
515 {
516 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
517         return section_to_usemap(__pfn_to_section(pfn));
518 #else
519         return page_zone(page)->pageblock_flags;
520 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
521 }
522
523 static inline int pfn_to_bitidx(const struct page *page, unsigned long pfn)
524 {
525 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
526         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
527 #else
528         pfn = pfn - pageblock_start_pfn(page_zone(page)->zone_start_pfn);
529 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
530         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
531 }
532
533 static __always_inline
534 unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
535                                         unsigned long pfn,
536                                         unsigned long mask)
537 {
538         unsigned long *bitmap;
539         unsigned long bitidx, word_bitidx;
540         unsigned long word;
541
542         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
543         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
544         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
545         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
546         /*
547          * This races, without locks, with set_pfnblock_flags_mask(). Ensure
548          * a consistent read of the memory array, so that results, even though
549          * racy, are not corrupted.
550          */
551         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
552         return (word >> bitidx) & mask;
553 }
554
555 /**
556  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
557  * @page: The page within the block of interest
558  * @pfn: The target page frame number
559  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
560  *
561  * Return: pageblock_bits flags
562  */
563 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
564                                         unsigned long pfn, unsigned long mask)
565 {
566         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, mask);
567 }
568
569 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(const struct page *page,
570                                         unsigned long pfn)
571 {
572         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, MIGRATETYPE_MASK);
573 }
574
575 /**
576  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
577  * @page: The page within the block of interest
578  * @flags: The flags to set
579  * @pfn: The target page frame number
580  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
581  */
582 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
583                                         unsigned long pfn,
584                                         unsigned long mask)
585 {
586         unsigned long *bitmap;
587         unsigned long bitidx, word_bitidx;
588         unsigned long word;
589
590         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
591         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
592
593         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
594         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
595         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
596         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
597
598         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
599
600         mask <<= bitidx;
601         flags <<= bitidx;
602
603         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
604         do {
605         } while (!try_cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], &word, (word & ~mask) | flags));
606 }
607
608 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
609 {
610         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
611                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
612                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
613
614         set_pfnblock_flags_mask(page, (unsigned long)migratetype,
615                                 page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK);
616 }
617
618 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
619 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
620 {
621         int ret = 0;
622         unsigned seq;
623         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
624         unsigned long sp, start_pfn;
625
626         do {
627                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
628                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
629                 sp = zone->spanned_pages;
630                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
631                         ret = 1;
632         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
633
634         if (ret)
635                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
636                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
637                         start_pfn, start_pfn + sp);
638
639         return ret;
640 }
641
642 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
643 {
644         if (zone != page_zone(page))
645                 return 0;
646
647         return 1;
648 }
649 /*
650  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
651  */
652 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
653 {
654         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
655                 return 1;
656         if (!page_is_consistent(zone, page))
657                 return 1;
658
659         return 0;
660 }
661 #else
662 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
663 {
664         return 0;
665 }
666 #endif
667
668 static void bad_page(struct page *page, const char *reason)
669 {
670         static unsigned long resume;
671         static unsigned long nr_shown;
672         static unsigned long nr_unshown;
673
674         /*
675          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
676          * or allow a steady drip of one report per second.
677          */
678         if (nr_shown == 60) {
679                 if (time_before(jiffies, resume)) {
680                         nr_unshown++;
681                         goto out;
682                 }
683                 if (nr_unshown) {
684                         pr_alert(
685                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
686                                 nr_unshown);
687                         nr_unshown = 0;
688                 }
689                 nr_shown = 0;
690         }
691         if (nr_shown++ == 0)
692                 resume = jiffies + 60 * HZ;
693
694         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
695                 current->comm, page_to_pfn(page));
696         dump_page(page, reason);
697
698         print_modules();
699         dump_stack();
700 out:
701         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
702         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
703         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
704 }
705
706 static inline unsigned int order_to_pindex(int migratetype, int order)
707 {
708         int base = order;
709
710 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
711         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
712                 VM_BUG_ON(order != pageblock_order);
713                 return NR_LOWORDER_PCP_LISTS;
714         }
715 #else
716         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
717 #endif
718
719         return (MIGRATE_PCPTYPES * base) + migratetype;
720 }
721
722 static inline int pindex_to_order(unsigned int pindex)
723 {
724         int order = pindex / MIGRATE_PCPTYPES;
725
726 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
727         if (pindex == NR_LOWORDER_PCP_LISTS)
728                 order = pageblock_order;
729 #else
730         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
731 #endif
732
733         return order;
734 }
735
736 static inline bool pcp_allowed_order(unsigned int order)
737 {
738         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
739                 return true;
740 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
741         if (order == pageblock_order)
742                 return true;
743 #endif
744         return false;
745 }
746
747 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
748 {
749         if (pcp_allowed_order(order))           /* Via pcp? */
750                 free_unref_page(page, order);
751         else
752                 __free_pages_ok(page, order, FPI_NONE);
753 }
754
755 /*
756  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
757  *
758  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
759  *
760  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
761  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
762  *
763  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
764  * page destructors. See compound_page_dtors.
765  *
766  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
767  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
768  */
769
770 void free_compound_page(struct page *page)
771 {
772         mem_cgroup_uncharge(page_folio(page));
773         free_the_page(page, compound_order(page));
774 }
775
776 static void prep_compound_head(struct page *page, unsigned int order)
777 {
778         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
779         set_compound_order(page, order);
780         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
781         atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
782 }
783
784 static void prep_compound_tail(struct page *head, int tail_idx)
785 {
786         struct page *p = head + tail_idx;
787
788         p->mapping = TAIL_MAPPING;
789         set_compound_head(p, head);
790         set_page_private(p, 0);
791 }
792
793 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
794 {
795         int i;
796         int nr_pages = 1 << order;
797
798         __SetPageHead(page);
799         for (i = 1; i < nr_pages; i++)
800                 prep_compound_tail(page, i);
801
802         prep_compound_head(page, order);
803 }
804
805 void destroy_large_folio(struct folio *folio)
806 {
807         enum compound_dtor_id dtor = folio_page(folio, 1)->compound_dtor;
808
809         VM_BUG_ON_FOLIO(dtor >= NR_COMPOUND_DTORS, folio);
810         compound_page_dtors[dtor](&folio->page);
811 }
812
813 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
814 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
815
816 bool _debug_pagealloc_enabled_early __read_mostly
817                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
818 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled_early);
819 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
820 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
821
822 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
823
824 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
825 {
826         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled_early);
827 }
828 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
829
830 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
831 {
832         unsigned long res;
833
834         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
835                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
836                 return 0;
837         }
838         _debug_guardpage_minorder = res;
839         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
840         return 0;
841 }
842 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
843
844 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
845                                 unsigned int order, int migratetype)
846 {
847         if (!debug_guardpage_enabled())
848                 return false;
849
850         if (order >= debug_guardpage_minorder())
851                 return false;
852
853         __SetPageGuard(page);
854         INIT_LIST_HEAD(&page->buddy_list);
855         set_page_private(page, order);
856         /* Guard pages are not available for any usage */
857         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
858                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
859
860         return true;
861 }
862
863 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
864                                 unsigned int order, int migratetype)
865 {
866         if (!debug_guardpage_enabled())
867                 return;
868
869         __ClearPageGuard(page);
870
871         set_page_private(page, 0);
872         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
873                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
874 }
875 #else
876 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
877                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
878 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
879                                 unsigned int order, int migratetype) {}
880 #endif
881
882 /*
883  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
884  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
885  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
886  * enabled, and then make decisions.
887  */
888 void __init init_mem_debugging_and_hardening(void)
889 {
890         bool page_poisoning_requested = false;
891
892 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
893         /*
894          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
895          * either of those options are enabled, enable poisoning.
896          */
897         if (page_poisoning_enabled() ||
898              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
899               debug_pagealloc_enabled())) {
900                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
901                 page_poisoning_requested = true;
902         }
903 #endif
904
905         if ((_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early) &&
906             page_poisoning_requested) {
907                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
908                         "will take precedence over init_on_alloc and init_on_free\n");
909                 _init_on_alloc_enabled_early = false;
910                 _init_on_free_enabled_early = false;
911         }
912
913         if (_init_on_alloc_enabled_early)
914                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
915         else
916                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
917
918         if (_init_on_free_enabled_early)
919                 static_branch_enable(&init_on_free);
920         else
921                 static_branch_disable(&init_on_free);
922
923         if (IS_ENABLED(CONFIG_KMSAN) &&
924             (_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early))
925                 pr_info("mem auto-init: please make sure init_on_alloc and init_on_free are disabled when running KMSAN\n");
926
927 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
928         if (!debug_pagealloc_enabled())
929                 return;
930
931         static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
932
933         if (!debug_guardpage_minorder())
934                 return;
935
936         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
937 #endif
938 }
939
940 static inline void set_buddy_order(struct page *page, unsigned int order)
941 {
942         set_page_private(page, order);
943         __SetPageBuddy(page);
944 }
945
946 #ifdef CONFIG_COMPACTION
947 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
948 {
949         struct capture_control *capc = current->capture_control;
950
951         return unlikely(capc) &&
952                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
953                 !capc->page &&
954                 capc->cc->zone == zone ? capc : NULL;
955 }
956
957 static inline bool
958 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
959                    int order, int migratetype)
960 {
961         if (!capc || order != capc->cc->order)
962                 return false;
963
964         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
965         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
966             is_migrate_isolate(migratetype))
967                 return false;
968
969         /*
970          * Do not let lower order allocations pollute a movable pageblock.
971          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
972          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
973          * have trouble finding a high-order free page.
974          */
975         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
976                 return false;
977
978         capc->page = page;
979         return true;
980 }
981
982 #else
983 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
984 {
985         return NULL;
986 }
987
988 static inline bool
989 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
990                    int order, int migratetype)
991 {
992         return false;
993 }
994 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
995
996 /* Used for pages not on another list */
997 static inline void add_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
998                                     unsigned int order, int migratetype)
999 {
1000         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1001
1002         list_add(&page->buddy_list, &area->free_list[migratetype]);
1003         area->nr_free++;
1004 }
1005
1006 /* Used for pages not on another list */
1007 static inline void add_to_free_list_tail(struct page *page, struct zone *zone,
1008                                          unsigned int order, int migratetype)
1009 {
1010         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1011
1012         list_add_tail(&page->buddy_list, &area->free_list[migratetype]);
1013         area->nr_free++;
1014 }
1015
1016 /*
1017  * Used for pages which are on another list. Move the pages to the tail
1018  * of the list - so the moved pages won't immediately be considered for
1019  * allocation again (e.g., optimization for memory onlining).
1020  */
1021 static inline void move_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
1022                                      unsigned int order, int migratetype)
1023 {
1024         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1025
1026         list_move_tail(&page->buddy_list, &area->free_list[migratetype]);
1027 }
1028
1029 static inline void del_page_from_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
1030                                            unsigned int order)
1031 {
1032         /* clear reported state and update reported page count */
1033         if (page_reported(page))
1034                 __ClearPageReported(page);
1035
1036         list_del(&page->buddy_list);
1037         __ClearPageBuddy(page);
1038         set_page_private(page, 0);
1039         zone->free_area[order].nr_free--;
1040 }
1041
1042 /*
1043  * If this is not the largest possible page, check if the buddy
1044  * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
1045  * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
1046  * that is happening, add the free page to the tail of the list
1047  * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
1048  * as a higher order page
1049  */
1050 static inline bool
1051 buddy_merge_likely(unsigned long pfn, unsigned long buddy_pfn,
1052                    struct page *page, unsigned int order)
1053 {
1054         unsigned long higher_page_pfn;
1055         struct page *higher_page;
1056
1057         if (order >= MAX_ORDER - 2)
1058                 return false;
1059
1060         higher_page_pfn = buddy_pfn & pfn;
1061         higher_page = page + (higher_page_pfn - pfn);
1062
1063         return find_buddy_page_pfn(higher_page, higher_page_pfn, order + 1,
1064                         NULL) != NULL;
1065 }
1066
1067 /*
1068  * Freeing function for a buddy system allocator.
1069  *
1070  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
1071  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
1072  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
1073  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
1074  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
1075  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
1076  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
1077  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
1078  * parts of the VM system.
1079  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
1080  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
1081  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
1082  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
1083  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
1084  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
1085  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
1086  * triggers coalescing into a block of larger size.
1087  *
1088  * -- nyc
1089  */
1090
1091 static inline void __free_one_page(struct page *page,
1092                 unsigned long pfn,
1093                 struct zone *zone, unsigned int order,
1094                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1095 {
1096         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
1097         unsigned long buddy_pfn = 0;
1098         unsigned long combined_pfn;
1099         struct page *buddy;
1100         bool to_tail;
1101
1102         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
1103         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
1104
1105         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
1106         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
1107                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
1108
1109         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
1110         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1111
1112         while (order < MAX_ORDER - 1) {
1113                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
1114                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1115                                                                 migratetype);
1116                         return;
1117                 }
1118
1119                 buddy = find_buddy_page_pfn(page, pfn, order, &buddy_pfn);
1120                 if (!buddy)
1121                         goto done_merging;
1122
1123                 if (unlikely(order >= pageblock_order)) {
1124                         /*
1125                          * We want to prevent merge between freepages on pageblock
1126                          * without fallbacks and normal pageblock. Without this,
1127                          * pageblock isolation could cause incorrect freepage or CMA
1128                          * accounting or HIGHATOMIC accounting.
1129                          */
1130                         int buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
1131
1132                         if (migratetype != buddy_mt
1133                                         && (!migratetype_is_mergeable(migratetype) ||
1134                                                 !migratetype_is_mergeable(buddy_mt)))
1135                                 goto done_merging;
1136                 }
1137
1138                 /*
1139                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
1140                  * merge with it and move up one order.
1141                  */
1142                 if (page_is_guard(buddy))
1143                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
1144                 else
1145                         del_page_from_free_list(buddy, zone, order);
1146                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1147                 page = page + (combined_pfn - pfn);
1148                 pfn = combined_pfn;
1149                 order++;
1150         }
1151
1152 done_merging:
1153         set_buddy_order(page, order);
1154
1155         if (fpi_flags & FPI_TO_TAIL)
1156                 to_tail = true;
1157         else if (is_shuffle_order(order))
1158                 to_tail = shuffle_pick_tail();
1159         else
1160                 to_tail = buddy_merge_likely(pfn, buddy_pfn, page, order);
1161
1162         if (to_tail)
1163                 add_to_free_list_tail(page, zone, order, migratetype);
1164         else
1165                 add_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
1166
1167         /* Notify page reporting subsystem of freed page */
1168         if (!(fpi_flags & FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY))
1169                 page_reporting_notify_free(order);
1170 }
1171
1172 /**
1173  * split_free_page() -- split a free page at split_pfn_offset
1174  * @free_page:          the original free page
1175  * @order:              the order of the page
1176  * @split_pfn_offset:   split offset within the page
1177  *
1178  * Return -ENOENT if the free page is changed, otherwise 0
1179  *
1180  * It is used when the free page crosses two pageblocks with different migratetypes
1181  * at split_pfn_offset within the page. The split free page will be put into
1182  * separate migratetype lists afterwards. Otherwise, the function achieves
1183  * nothing.
1184  */
1185 int split_free_page(struct page *free_page,
1186                         unsigned int order, unsigned long split_pfn_offset)
1187 {
1188         struct zone *zone = page_zone(free_page);
1189         unsigned long free_page_pfn = page_to_pfn(free_page);
1190         unsigned long pfn;
1191         unsigned long flags;
1192         int free_page_order;
1193         int mt;
1194         int ret = 0;
1195
1196         if (split_pfn_offset == 0)
1197                 return ret;
1198
1199         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1200
1201         if (!PageBuddy(free_page) || buddy_order(free_page) != order) {
1202                 ret = -ENOENT;
1203                 goto out;
1204         }
1205
1206         mt = get_pageblock_migratetype(free_page);
1207         if (likely(!is_migrate_isolate(mt)))
1208                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1209
1210         del_page_from_free_list(free_page, zone, order);
1211         for (pfn = free_page_pfn;
1212              pfn < free_page_pfn + (1UL << order);) {
1213                 int mt = get_pfnblock_migratetype(pfn_to_page(pfn), pfn);
1214
1215                 free_page_order = min_t(unsigned int,
1216                                         pfn ? __ffs(pfn) : order,
1217                                         __fls(split_pfn_offset));
1218                 __free_one_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, free_page_order,
1219                                 mt, FPI_NONE);
1220                 pfn += 1UL << free_page_order;
1221                 split_pfn_offset -= (1UL << free_page_order);
1222                 /* we have done the first part, now switch to second part */
1223                 if (split_pfn_offset == 0)
1224                         split_pfn_offset = (1UL << order) - (pfn - free_page_pfn);
1225         }
1226 out:
1227         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1228         return ret;
1229 }
1230 /*
1231  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
1232  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
1233  * check if necessary.
1234  */
1235 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
1236                                         unsigned long check_flags)
1237 {
1238         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1239                 return false;
1240
1241         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1242                         page_ref_count(page) |
1243 #ifdef CONFIG_MEMCG
1244                         page->memcg_data |
1245 #endif
1246                         (page->flags & check_flags)))
1247                 return false;
1248
1249         return true;
1250 }
1251
1252 static const char *page_bad_reason(struct page *page, unsigned long flags)
1253 {
1254         const char *bad_reason = NULL;
1255
1256         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1257                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1258         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1259                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1260         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1261                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1262         if (unlikely(page->flags & flags)) {
1263                 if (flags == PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
1264                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag(s) set";
1265                 else
1266                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1267         }
1268 #ifdef CONFIG_MEMCG
1269         if (unlikely(page->memcg_data))
1270                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1271 #endif
1272         return bad_reason;
1273 }
1274
1275 static void free_page_is_bad_report(struct page *page)
1276 {
1277         bad_page(page,
1278                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE));
1279 }
1280
1281 static inline bool free_page_is_bad(struct page *page)
1282 {
1283         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1284                 return false;
1285
1286         /* Something has gone sideways, find it */
1287         free_page_is_bad_report(page);
1288         return true;
1289 }
1290
1291 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1292 {
1293         int ret = 1;
1294
1295         /*
1296          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1297          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1298          */
1299         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1300
1301         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1302                 ret = 0;
1303                 goto out;
1304         }
1305         switch (page - head_page) {
1306         case 1:
1307                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1308                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1309                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount");
1310                         goto out;
1311                 }
1312                 break;
1313         case 2:
1314                 /*
1315                  * the second tail page: ->mapping is
1316                  * deferred_list.next -- ignore value.
1317                  */
1318                 break;
1319         default:
1320                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1321                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page");
1322                         goto out;
1323                 }
1324                 break;
1325         }
1326         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1327                 bad_page(page, "PageTail not set");
1328                 goto out;
1329         }
1330         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1331                 bad_page(page, "compound_head not consistent");
1332                 goto out;
1333         }
1334         ret = 0;
1335 out:
1336         page->mapping = NULL;
1337         clear_compound_head(page);
1338         return ret;
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Skip KASAN memory poisoning when either:
1343  *
1344  * 1. Deferred memory initialization has not yet completed,
1345  *    see the explanation below.
1346  * 2. Skipping poisoning is requested via FPI_SKIP_KASAN_POISON,
1347  *    see the comment next to it.
1348  * 3. Skipping poisoning is requested via __GFP_SKIP_KASAN_POISON,
1349  *    see the comment next to it.
1350  *
1351  * Poisoning pages during deferred memory init will greatly lengthen the
1352  * process and cause problem in large memory systems as the deferred pages
1353  * initialization is done with interrupt disabled.
1354  *
1355  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
1356  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
1357  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
1358  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
1359  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
1360  * initialization is done, but this is not likely to happen.
1361  */
1362 static inline bool should_skip_kasan_poison(struct page *page, fpi_t fpi_flags)
1363 {
1364         return deferred_pages_enabled() ||
1365                (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
1366                 (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON)) ||
1367                PageSkipKASanPoison(page);
1368 }
1369
1370 static void kernel_init_pages(struct page *page, int numpages)
1371 {
1372         int i;
1373
1374         /* s390's use of memset() could override KASAN redzones. */
1375         kasan_disable_current();
1376         for (i = 0; i < numpages; i++)
1377                 clear_highpage_kasan_tagged(page + i);
1378         kasan_enable_current();
1379 }
1380
1381 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1382                         unsigned int order, bool check_free, fpi_t fpi_flags)
1383 {
1384         int bad = 0;
1385         bool skip_kasan_poison = should_skip_kasan_poison(page, fpi_flags);
1386         bool init = want_init_on_free();
1387
1388         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1389
1390         trace_mm_page_free(page, order);
1391         kmsan_free_page(page, order);
1392
1393         if (unlikely(PageHWPoison(page)) && !order) {
1394                 /*
1395                  * Do not let hwpoison pages hit pcplists/buddy
1396                  * Untie memcg state and reset page's owner
1397                  */
1398                 if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1399                         __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1400                 reset_page_owner(page, order);
1401                 page_table_check_free(page, order);
1402                 return false;
1403         }
1404
1405         /*
1406          * Check tail pages before head page information is cleared to
1407          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1408          */
1409         if (unlikely(order)) {
1410                 bool compound = PageCompound(page);
1411                 int i;
1412
1413                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1414
1415                 if (compound) {
1416                         ClearPageDoubleMap(page);
1417                         ClearPageHasHWPoisoned(page);
1418                 }
1419                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1420                         if (compound)
1421                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1422                         if (unlikely(free_page_is_bad(page + i))) {
1423                                 bad++;
1424                                 continue;
1425                         }
1426                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1427                 }
1428         }
1429         if (PageMappingFlags(page))
1430                 page->mapping = NULL;
1431         if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1432                 __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1433         if (check_free && free_page_is_bad(page))
1434                 bad++;
1435         if (bad)
1436                 return false;
1437
1438         page_cpupid_reset_last(page);
1439         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1440         reset_page_owner(page, order);
1441         page_table_check_free(page, order);
1442
1443         if (!PageHighMem(page)) {
1444                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1445                                            PAGE_SIZE << order);
1446                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1447                                            PAGE_SIZE << order);
1448         }
1449
1450         kernel_poison_pages(page, 1 << order);
1451
1452         /*
1453          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1454          * KASAN poisoning and memory initialization code must be
1455          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1456          *
1457          * With hardware tag-based KASAN, memory tags must be set before the
1458          * page becomes unavailable via debug_pagealloc or arch_free_page.
1459          */
1460         if (!skip_kasan_poison) {
1461                 kasan_poison_pages(page, order, init);
1462
1463                 /* Memory is already initialized if KASAN did it internally. */
1464                 if (kasan_has_integrated_init())
1465                         init = false;
1466         }
1467         if (init)
1468                 kernel_init_pages(page, 1 << order);
1469
1470         /*
1471          * arch_free_page() can make the page's contents inaccessible.  s390
1472          * does this.  So nothing which can access the page's contents should
1473          * happen after this.
1474          */
1475         arch_free_page(page, order);
1476
1477         debug_pagealloc_unmap_pages(page, 1 << order);
1478
1479         return true;
1480 }
1481
1482 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1483 /*
1484  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked immediately when being freed
1485  * to pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are also rechecked when
1486  * moved from pcp lists to free lists.
1487  */
1488 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1489 {
1490         return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1491 }
1492
1493 /* return true if this page has an inappropriate state */
1494 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1495 {
1496         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1497                 return free_page_is_bad(page);
1498         else
1499                 return false;
1500 }
1501 #else
1502 /*
1503  * With DEBUG_VM disabled, order-0 pages being freed are checked only when
1504  * moving from pcp lists to free list in order to reduce overhead. With
1505  * debug_pagealloc enabled, they are checked also immediately when being freed
1506  * to the pcp lists.
1507  */
1508 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1509 {
1510         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1511                 return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1512         else
1513                 return free_pages_prepare(page, order, false, FPI_NONE);
1514 }
1515
1516 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1517 {
1518         return free_page_is_bad(page);
1519 }
1520 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1521
1522 /*
1523  * Frees a number of pages from the PCP lists
1524  * Assumes all pages on list are in same zone.
1525  * count is the number of pages to free.
1526  */
1527 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1528                                         struct per_cpu_pages *pcp,
1529                                         int pindex)
1530 {
1531         unsigned long flags;
1532         int min_pindex = 0;
1533         int max_pindex = NR_PCP_LISTS - 1;
1534         unsigned int order;
1535         bool isolated_pageblocks;
1536         struct page *page;
1537
1538         /*
1539          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1540          * below while (list_empty(list)) loop.
1541          */
1542         count = min(pcp->count, count);
1543
1544         /* Ensure requested pindex is drained first. */
1545         pindex = pindex - 1;
1546
1547         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1548         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1549
1550         while (count > 0) {
1551                 struct list_head *list;
1552                 int nr_pages;
1553
1554                 /* Remove pages from lists in a round-robin fashion. */
1555                 do {
1556                         if (++pindex > max_pindex)
1557                                 pindex = min_pindex;
1558                         list = &pcp->lists[pindex];
1559                         if (!list_empty(list))
1560                                 break;
1561
1562                         if (pindex == max_pindex)
1563                                 max_pindex--;
1564                         if (pindex == min_pindex)
1565                                 min_pindex++;
1566                 } while (1);
1567
1568                 order = pindex_to_order(pindex);
1569                 nr_pages = 1 << order;
1570                 do {
1571                         int mt;
1572
1573                         page = list_last_entry(list, struct page, pcp_list);
1574                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1575
1576                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1577                         list_del(&page->pcp_list);
1578                         count -= nr_pages;
1579                         pcp->count -= nr_pages;
1580
1581                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1582                                 continue;
1583
1584                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1585                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1586                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1587                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1588                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1589
1590                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt, FPI_NONE);
1591                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, order, mt);
1592                 } while (count > 0 && !list_empty(list));
1593         }
1594
1595         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1596 }
1597
1598 static void free_one_page(struct zone *zone,
1599                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1600                                 unsigned int order,
1601                                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1602 {
1603         unsigned long flags;
1604
1605         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1606         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1607                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1608                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1609         }
1610         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1611         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1612 }
1613
1614 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1615                                 unsigned long zone, int nid)
1616 {
1617         mm_zero_struct_page(page);
1618         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1619         init_page_count(page);
1620         page_mapcount_reset(page);
1621         page_cpupid_reset_last(page);
1622         page_kasan_tag_reset(page);
1623
1624         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1625 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1626         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1627         if (!is_highmem_idx(zone))
1628                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1629 #endif
1630 }
1631
1632 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1633 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1634 {
1635         pg_data_t *pgdat;
1636         int nid, zid;
1637
1638         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1639                 return;
1640
1641         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1642         pgdat = NODE_DATA(nid);
1643
1644         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1645                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1646
1647                 if (zone_spans_pfn(zone, pfn))
1648                         break;
1649         }
1650         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1651 }
1652 #else
1653 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1654 {
1655 }
1656 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1657
1658 /*
1659  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1660  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1661  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1662  * sent to the buddy page allocator.
1663  */
1664 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1665 {
1666         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1667         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1668
1669         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1670                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1671                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1672
1673                         init_reserved_page(start_pfn);
1674
1675                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1676                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1677
1678                         /*
1679                          * no need for atomic set_bit because the struct
1680                          * page is not visible yet so nobody should
1681                          * access it yet.
1682                          */
1683                         __SetPageReserved(page);
1684                 }
1685         }
1686 }
1687
1688 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
1689                             fpi_t fpi_flags)
1690 {
1691         unsigned long flags;
1692         int migratetype;
1693         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1694         struct zone *zone = page_zone(page);
1695
1696         if (!free_pages_prepare(page, order, true, fpi_flags))
1697                 return;
1698
1699         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1700
1701         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1702         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1703                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1704                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1705         }
1706         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1707         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1708
1709         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1710 }
1711
1712 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1713 {
1714         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1715         struct page *p = page;
1716         unsigned int loop;
1717
1718         /*
1719          * When initializing the memmap, __init_single_page() sets the refcount
1720          * of all pages to 1 ("allocated"/"not free"). We have to set the
1721          * refcount of all involved pages to 0.
1722          */
1723         prefetchw(p);
1724         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1725                 prefetchw(p + 1);
1726                 __ClearPageReserved(p);
1727                 set_page_count(p, 0);
1728         }
1729         __ClearPageReserved(p);
1730         set_page_count(p, 0);
1731
1732         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1733
1734         /*
1735          * Bypass PCP and place fresh pages right to the tail, primarily
1736          * relevant for memory onlining.
1737          */
1738         __free_pages_ok(page, order, FPI_TO_TAIL | FPI_SKIP_KASAN_POISON);
1739 }
1740
1741 #ifdef CONFIG_NUMA
1742
1743 /*
1744  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1745  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1746  * treats start/end as pfns.
1747  */
1748 struct mminit_pfnnid_cache {
1749         unsigned long last_start;
1750         unsigned long last_end;
1751         int last_nid;
1752 };
1753
1754 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1755
1756 /*
1757  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
1758  */
1759 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1760                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1761 {
1762         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1763         int nid;
1764
1765         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
1766                 return state->last_nid;
1767
1768         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
1769         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1770                 state->last_start = start_pfn;
1771                 state->last_end = end_pfn;
1772                 state->last_nid = nid;
1773         }
1774
1775         return nid;
1776 }
1777
1778 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1779 {
1780         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1781         int nid;
1782
1783         spin_lock(&early_pfn_lock);
1784         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1785         if (nid < 0)
1786                 nid = first_online_node;
1787         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1788
1789         return nid;
1790 }
1791 #endif /* CONFIG_NUMA */
1792
1793 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1794                                                         unsigned int order)
1795 {
1796         if (early_page_uninitialised(pfn))
1797                 return;
1798         if (!kmsan_memblock_free_pages(page, order)) {
1799                 /* KMSAN will take care of these pages. */
1800                 return;
1801         }
1802         __free_pages_core(page, order);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1807  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1808  * with the migration of free compaction scanner.
1809  *
1810  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1811  *
1812  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1813  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1814  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1815  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1816  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1817  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1818  * page in a pageblock.
1819  */
1820 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1821                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1822 {
1823         struct page *start_page;
1824         struct page *end_page;
1825
1826         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1827         end_pfn--;
1828
1829         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1830                 return NULL;
1831
1832         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1833         if (!start_page)
1834                 return NULL;
1835
1836         if (page_zone(start_page) != zone)
1837                 return NULL;
1838
1839         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1840
1841         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1842         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1843                 return NULL;
1844
1845         return start_page;
1846 }
1847
1848 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1849 {
1850         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1851         unsigned long block_end_pfn;
1852
1853         block_end_pfn = pageblock_end_pfn(block_start_pfn);
1854         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1855                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1856                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1857
1858                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1859
1860                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1861                                              block_end_pfn, zone))
1862                         return;
1863                 cond_resched();
1864         }
1865
1866         /* We confirm that there is no hole */
1867         zone->contiguous = true;
1868 }
1869
1870 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1871 {
1872         zone->contiguous = false;
1873 }
1874
1875 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1876 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1877                                        unsigned long nr_pages)
1878 {
1879         struct page *page;
1880         unsigned long i;
1881
1882         if (!nr_pages)
1883                 return;
1884
1885         page = pfn_to_page(pfn);
1886
1887         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1888         if (nr_pages == pageblock_nr_pages && pageblock_aligned(pfn)) {
1889                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1890                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1891                 return;
1892         }
1893
1894         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1895                 if (pageblock_aligned(pfn))
1896                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1897                 __free_pages_core(page, 0);
1898         }
1899 }
1900
1901 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1902 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1903 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1904
1905 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1906 {
1907         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1908                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1909 }
1910
1911 /*
1912  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1913  *
1914  * We check if a current large page is valid by only checking the validity
1915  * of the head pfn.
1916  */
1917 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1918 {
1919         if (pageblock_aligned(pfn) && !pfn_valid(pfn))
1920                 return false;
1921         return true;
1922 }
1923
1924 /*
1925  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1926  * pageblock_nr_pages sizes.
1927  */
1928 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1929                                        unsigned long end_pfn)
1930 {
1931         unsigned long nr_free = 0;
1932
1933         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1934                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1935                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1936                         nr_free = 0;
1937                 } else if (pageblock_aligned(pfn)) {
1938                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1939                         nr_free = 1;
1940                 } else {
1941                         nr_free++;
1942                 }
1943         }
1944         /* Free the last block of pages to allocator */
1945         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1946 }
1947
1948 /*
1949  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1950  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1951  * Return number of pages initialized.
1952  */
1953 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1954                                                  unsigned long pfn,
1955                                                  unsigned long end_pfn)
1956 {
1957         int nid = zone_to_nid(zone);
1958         unsigned long nr_pages = 0;
1959         int zid = zone_idx(zone);
1960         struct page *page = NULL;
1961
1962         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1963                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1964                         page = NULL;
1965                         continue;
1966                 } else if (!page || pageblock_aligned(pfn)) {
1967                         page = pfn_to_page(pfn);
1968                 } else {
1969                         page++;
1970                 }
1971                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1972                 nr_pages++;
1973         }
1974         return (nr_pages);
1975 }
1976
1977 /*
1978  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1979  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1980  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1981  * return false indicating there are no valid ranges left.
1982  */
1983 static bool __init
1984 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1985                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1986                                     unsigned long first_init_pfn)
1987 {
1988         u64 j;
1989
1990         /*
1991          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
1992          * already been initialized. We don't need to do anything with them
1993          * so we just need to flush them out of the system.
1994          */
1995         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
1996                 if (*epfn <= first_init_pfn)
1997                         continue;
1998                 if (*spfn < first_init_pfn)
1999                         *spfn = first_init_pfn;
2000                 *i = j;
2001                 return true;
2002         }
2003
2004         return false;
2005 }
2006
2007 /*
2008  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
2009  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
2010  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
2011  * page in __free_one_page()).
2012  *
2013  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
2014  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
2015  * any issues with the buddy page computation.
2016  */
2017 static unsigned long __init
2018 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
2019                        unsigned long *end_pfn)
2020 {
2021         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2022         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
2023         unsigned long nr_pages = 0;
2024         u64 j = *i;
2025
2026         /* First we loop through and initialize the page values */
2027         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
2028                 unsigned long t;
2029
2030                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
2031                         break;
2032
2033                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
2034                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
2035
2036                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
2037                         *start_pfn = mo_pfn;
2038                         break;
2039                 }
2040         }
2041
2042         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
2043         swap(j, *i);
2044
2045         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
2046                 unsigned long t;
2047
2048                 if (mo_pfn <= spfn)
2049                         break;
2050
2051                 t = min(mo_pfn, epfn);
2052                 deferred_free_pages(spfn, t);
2053
2054                 if (mo_pfn <= epfn)
2055                         break;
2056         }
2057
2058         return nr_pages;
2059 }
2060
2061 static void __init
2062 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2063                            void *arg)
2064 {
2065         unsigned long spfn, epfn;
2066         struct zone *zone = arg;
2067         u64 i;
2068
2069         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
2070
2071         /*
2072          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
2073          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
2074          */
2075         while (spfn < end_pfn) {
2076                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2077                 cond_resched();
2078         }
2079 }
2080
2081 /* An arch may override for more concurrency. */
2082 __weak int __init
2083 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
2084 {
2085         return 1;
2086 }
2087
2088 /* Initialise remaining memory on a node */
2089 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
2090 {
2091         pg_data_t *pgdat = data;
2092         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2093         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2094         unsigned long first_init_pfn, flags;
2095         unsigned long start = jiffies;
2096         struct zone *zone;
2097         int zid, max_threads;
2098         u64 i;
2099
2100         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2101         if (!cpumask_empty(cpumask))
2102                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2103
2104         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2105         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2106         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2107                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2108                 pgdat_init_report_one_done();
2109                 return 0;
2110         }
2111
2112         /* Sanity check boundaries */
2113         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2114         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2115         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2116
2117         /*
2118          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2119          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2120          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2121          */
2122         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2123
2124         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2125         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2126                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2127                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2128                         break;
2129         }
2130
2131         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2132         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2133                                                  first_init_pfn))
2134                 goto zone_empty;
2135
2136         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2137
2138         while (spfn < epfn) {
2139                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2140                 struct padata_mt_job job = {
2141                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2142                         .fn_arg      = zone,
2143                         .start       = spfn,
2144                         .size        = epfn_align - spfn,
2145                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2146                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2147                         .max_threads = max_threads,
2148                 };
2149
2150                 padata_do_multithreaded(&job);
2151                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2152                                                     epfn_align);
2153         }
2154 zone_empty:
2155         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2156         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2157
2158         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2159                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2160
2161         pgdat_init_report_one_done();
2162         return 0;
2163 }
2164
2165 /*
2166  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2167  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2168  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2169  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2170  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2171  *
2172  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2173  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2174  * enough pages to satisfy the allocation.
2175  *
2176  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2177  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2178  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2179  */
2180 static noinline bool __init
2181 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2182 {
2183         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2184         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2185         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2186         unsigned long spfn, epfn, flags;
2187         unsigned long nr_pages = 0;
2188         u64 i;
2189
2190         /* Only the last zone may have deferred pages */
2191         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2192                 return false;
2193
2194         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2195
2196         /*
2197          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2198          * true, as there might be enough pages already.
2199          */
2200         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2201                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2202                 return true;
2203         }
2204
2205         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2206         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2207                                                  first_deferred_pfn)) {
2208                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2209                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2210                 /* Retry only once. */
2211                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2212         }
2213
2214         /*
2215          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2216          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2217          * allocator.
2218          */
2219         while (spfn < epfn) {
2220                 /* update our first deferred PFN for this section */
2221                 first_deferred_pfn = spfn;
2222
2223                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2224                 touch_nmi_watchdog();
2225
2226                 /* We should only stop along section boundaries */
2227                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2228                         continue;
2229
2230                 /* If our quota has been met we can stop here */
2231                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2232                         break;
2233         }
2234
2235         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2236         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2237
2238         return nr_pages > 0;
2239 }
2240
2241 /*
2242  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
2243  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
2244  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
2245  * and to ensure that the function body gets unloaded.
2246  */
2247 static bool __ref
2248 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2249 {
2250         return deferred_grow_zone(zone, order);
2251 }
2252
2253 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2254
2255 void __init page_alloc_init_late(void)
2256 {
2257         struct zone *zone;
2258         int nid;
2259
2260 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2261
2262         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2263         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2264         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2265                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2266         }
2267
2268         /* Block until all are initialised */
2269         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2270
2271         /*
2272          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2273          * on-demand struct page initialization.
2274          */
2275         static_branch_disable(&deferred_pages);
2276
2277         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2278         files_maxfiles_init();
2279 #endif
2280
2281         buffer_init();
2282
2283         /* Discard memblock private memory */
2284         memblock_discard();
2285
2286         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2287                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2288
2289         for_each_populated_zone(zone)
2290                 set_zone_contiguous(zone);
2291 }
2292
2293 #ifdef CONFIG_CMA
2294 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
2295 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2296 {
2297         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2298         struct page *p = page;
2299
2300         do {
2301                 __ClearPageReserved(p);
2302                 set_page_count(p, 0);
2303         } while (++p, --i);
2304
2305         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2306         set_page_refcounted(page);
2307         __free_pages(page, pageblock_order);
2308
2309         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2310         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2311 }
2312 #endif
2313
2314 /*
2315  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
2316  * Please do not alter this order without good reasons and regression
2317  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
2318  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
2319  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
2320  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
2321  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
2322  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
2323  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
2324  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
2325  *
2326  * -- nyc
2327  */
2328 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
2329         int low, int high, int migratetype)
2330 {
2331         unsigned long size = 1 << high;
2332
2333         while (high > low) {
2334                 high--;
2335                 size >>= 1;
2336                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
2337
2338                 /*
2339                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
2340                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
2341                  * Corresponding page table entries will not be touched,
2342                  * pages will stay not present in virtual address space
2343                  */
2344                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
2345                         continue;
2346
2347                 add_to_free_list(&page[size], zone, high, migratetype);
2348                 set_buddy_order(&page[size], high);
2349         }
2350 }
2351
2352 static void check_new_page_bad(struct page *page)
2353 {
2354         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
2355                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
2356                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
2357                 return;
2358         }
2359
2360         bad_page(page,
2361                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP));
2362 }
2363
2364 /*
2365  * This page is about to be returned from the page allocator
2366  */
2367 static inline int check_new_page(struct page *page)
2368 {
2369         if (likely(page_expected_state(page,
2370                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2371                 return 0;
2372
2373         check_new_page_bad(page);
2374         return 1;
2375 }
2376
2377 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2378 {
2379         int i;
2380         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2381                 struct page *p = page + i;
2382
2383                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2384                         return true;
2385         }
2386
2387         return false;
2388 }
2389
2390 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
2391 /*
2392  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked for expected state when
2393  * being allocated from pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are
2394  * also checked when pcp lists are refilled from the free lists.
2395  */
2396 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page, unsigned int order)
2397 {
2398         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2399                 return check_new_pages(page, order);
2400         else
2401                 return false;
2402 }
2403
2404 static inline bool check_new_pcp(struct page *page, unsigned int order)
2405 {
2406         return check_new_pages(page, order);
2407 }
2408 #else
2409 /*
2410  * With DEBUG_VM disabled, free order-0 pages are checked for expected state
2411  * when pcp lists are being refilled from the free lists. With debug_pagealloc
2412  * enabled, they are also checked when being allocated from the pcp lists.
2413  */
2414 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page, unsigned int order)
2415 {
2416         return check_new_pages(page, order);
2417 }
2418 static inline bool check_new_pcp(struct page *page, unsigned int order)
2419 {
2420         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2421                 return check_new_pages(page, order);
2422         else
2423                 return false;
2424 }
2425 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
2426
2427 static inline bool should_skip_kasan_unpoison(gfp_t flags)
2428 {
2429         /* Don't skip if a software KASAN mode is enabled. */
2430         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) ||
2431             IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_SW_TAGS))
2432                 return false;
2433
2434         /* Skip, if hardware tag-based KASAN is not enabled. */
2435         if (!kasan_hw_tags_enabled())
2436                 return true;
2437
2438         /*
2439          * With hardware tag-based KASAN enabled, skip if this has been
2440          * requested via __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON.
2441          */
2442         return flags & __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON;
2443 }
2444
2445 static inline bool should_skip_init(gfp_t flags)
2446 {
2447         /* Don't skip, if hardware tag-based KASAN is not enabled. */
2448         if (!kasan_hw_tags_enabled())
2449                 return false;
2450
2451         /* For hardware tag-based KASAN, skip if requested. */
2452         return (flags & __GFP_SKIP_ZERO);
2453 }
2454
2455 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2456                                 gfp_t gfp_flags)
2457 {
2458         bool init = !want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_flags) &&
2459                         !should_skip_init(gfp_flags);
2460         bool init_tags = init && (gfp_flags & __GFP_ZEROTAGS);
2461         int i;
2462
2463         set_page_private(page, 0);
2464         set_page_refcounted(page);
2465
2466         arch_alloc_page(page, order);
2467         debug_pagealloc_map_pages(page, 1 << order);
2468
2469         /*
2470          * Page unpoisoning must happen before memory initialization.
2471          * Otherwise, the poison pattern will be overwritten for __GFP_ZERO
2472          * allocations and the page unpoisoning code will complain.
2473          */
2474         kernel_unpoison_pages(page, 1 << order);
2475
2476         /*
2477          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
2478          * KASAN unpoisoning and memory initializion code must be
2479          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
2480          */
2481
2482         /*
2483          * If memory tags should be zeroed (which happens only when memory
2484          * should be initialized as well).
2485          */
2486         if (init_tags) {
2487                 /* Initialize both memory and tags. */
2488                 for (i = 0; i != 1 << order; ++i)
2489                         tag_clear_highpage(page + i);
2490
2491                 /* Note that memory is already initialized by the loop above. */
2492                 init = false;
2493         }
2494         if (!should_skip_kasan_unpoison(gfp_flags)) {
2495                 /* Unpoison shadow memory or set memory tags. */
2496                 kasan_unpoison_pages(page, order, init);
2497
2498                 /* Note that memory is already initialized by KASAN. */
2499                 if (kasan_has_integrated_init())
2500                         init = false;
2501         } else {
2502                 /* Ensure page_address() dereferencing does not fault. */
2503                 for (i = 0; i != 1 << order; ++i)
2504                         page_kasan_tag_reset(page + i);
2505         }
2506         /* If memory is still not initialized, do it now. */
2507         if (init)
2508                 kernel_init_pages(page, 1 << order);
2509         /* Propagate __GFP_SKIP_KASAN_POISON to page flags. */
2510         if (kasan_hw_tags_enabled() && (gfp_flags & __GFP_SKIP_KASAN_POISON))
2511                 SetPageSkipKASanPoison(page);
2512
2513         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2514         page_table_check_alloc(page, order);
2515 }
2516
2517 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2518                                                         unsigned int alloc_flags)
2519 {
2520         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2521
2522         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2523                 prep_compound_page(page, order);
2524
2525         /*
2526          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2527          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2528          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2529          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2530          */
2531         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2532                 set_page_pfmemalloc(page);
2533         else
2534                 clear_page_pfmemalloc(page);
2535 }
2536
2537 /*
2538  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2539  * the smallest available page from the freelists
2540  */
2541 static __always_inline
2542 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2543                                                 int migratetype)
2544 {
2545         unsigned int current_order;
2546         struct free_area *area;
2547         struct page *page;
2548
2549         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2550         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2551                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2552                 page = get_page_from_free_area(area, migratetype);
2553                 if (!page)
2554                         continue;
2555                 del_page_from_free_list(page, zone, current_order);
2556                 expand(zone, page, order, current_order, migratetype);
2557                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2558                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype,
2559                                 pcp_allowed_order(order) &&
2560                                 migratetype < MIGRATE_PCPTYPES);
2561                 return page;
2562         }
2563
2564         return NULL;
2565 }
2566
2567
2568 /*
2569  * This array describes the order lists are fallen back to when
2570  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2571  *
2572  * The other migratetypes do not have fallbacks.
2573  */
2574 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
2575         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2576         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2577         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2578 };
2579
2580 #ifdef CONFIG_CMA
2581 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2582                                         unsigned int order)
2583 {
2584         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2585 }
2586 #else
2587 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2588                                         unsigned int order) { return NULL; }
2589 #endif
2590
2591 /*
2592  * Move the free pages in a range to the freelist tail of the requested type.
2593  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2594  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2595  */
2596 static int move_freepages(struct zone *zone,
2597                           unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2598                           int migratetype, int *num_movable)
2599 {
2600         struct page *page;
2601         unsigned long pfn;
2602         unsigned int order;
2603         int pages_moved = 0;
2604
2605         for (pfn = start_pfn; pfn <= end_pfn;) {
2606                 page = pfn_to_page(pfn);
2607                 if (!PageBuddy(page)) {
2608                         /*
2609                          * We assume that pages that could be isolated for
2610                          * migration are movable. But we don't actually try
2611                          * isolating, as that would be expensive.
2612                          */
2613                         if (num_movable &&
2614                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2615                                 (*num_movable)++;
2616                         pfn++;
2617                         continue;
2618                 }
2619
2620                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2621                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2622                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
2623
2624                 order = buddy_order(page);
2625                 move_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
2626                 pfn += 1 << order;
2627                 pages_moved += 1 << order;
2628         }
2629
2630         return pages_moved;
2631 }
2632
2633 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2634                                 int migratetype, int *num_movable)
2635 {
2636         unsigned long start_pfn, end_pfn, pfn;
2637
2638         if (num_movable)
2639                 *num_movable = 0;
2640
2641         pfn = page_to_pfn(page);
2642         start_pfn = pageblock_start_pfn(pfn);
2643         end_pfn = pageblock_end_pfn(pfn) - 1;
2644
2645         /* Do not cross zone boundaries */
2646         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2647                 start_pfn = pfn;
2648         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2649                 return 0;
2650
2651         return move_freepages(zone, start_pfn, end_pfn, migratetype,
2652                                                                 num_movable);
2653 }
2654
2655 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2656                                         int start_order, int migratetype)
2657 {
2658         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2659
2660         while (nr_pageblocks--) {
2661                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2662                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2663         }
2664 }
2665
2666 /*
2667  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2668  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2669  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2670  *
2671  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2672  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2673  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2674  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2675  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2676  * pageblocks.
2677  */
2678 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2679 {
2680         /*
2681          * Leaving this order check is intended, although there is
2682          * relaxed order check in next check. The reason is that
2683          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2684          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2685          * so could be changed anytime.
2686          */
2687         if (order >= pageblock_order)
2688                 return true;
2689
2690         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2691                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2692                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2693                 page_group_by_mobility_disabled)
2694                 return true;
2695
2696         return false;
2697 }
2698
2699 static inline bool boost_watermark(struct zone *zone)
2700 {
2701         unsigned long max_boost;
2702
2703         if (!watermark_boost_factor)
2704                 return false;
2705         /*
2706          * Don't bother in zones that are unlikely to produce results.
2707          * On small machines, including kdump capture kernels running
2708          * in a small area, boosting the watermark can cause an out of
2709          * memory situation immediately.
2710          */
2711         if ((pageblock_nr_pages * 4) > zone_managed_pages(zone))
2712                 return false;
2713
2714         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2715                         watermark_boost_factor, 10000);
2716
2717         /*
2718          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2719          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2720          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2721          * allocations that early means that reclaim is not going
2722          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2723          * boosted watermark resulting in a hang.
2724          */
2725         if (!max_boost)
2726                 return false;
2727
2728         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2729
2730         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2731                 max_boost);
2732
2733         return true;
2734 }
2735
2736 /*
2737  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2738  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2739  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2740  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2741  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2742  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2743  */
2744 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2745                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2746 {
2747         unsigned int current_order = buddy_order(page);
2748         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2749         int old_block_type;
2750
2751         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2752
2753         /*
2754          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2755          * highatomic accounting.
2756          */
2757         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2758                 goto single_page;
2759
2760         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2761         if (current_order >= pageblock_order) {
2762                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2763                 goto single_page;
2764         }
2765
2766         /*
2767          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2768          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2769          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2770          */
2771         if (boost_watermark(zone) && (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD))
2772                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2773
2774         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2775         if (!whole_block)
2776                 goto single_page;
2777
2778         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2779                                                 &movable_pages);
2780         /*
2781          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2782          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2783          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2784          */
2785         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2786                 alike_pages = movable_pages;
2787         } else {
2788                 /*
2789                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2790                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2791                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2792                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2793                  * exact migratetype of non-movable pages.
2794                  */
2795                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2796                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2797                                                 - (free_pages + movable_pages);
2798                 else
2799                         alike_pages = 0;
2800         }
2801
2802         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2803         if (!free_pages)
2804                 goto single_page;
2805
2806         /*
2807          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2808          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2809          */
2810         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2811                         page_group_by_mobility_disabled)
2812                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2813
2814         return;
2815
2816 single_page:
2817         move_to_free_list(page, zone, current_order, start_type);
2818 }
2819
2820 /*
2821  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2822  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2823  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2824  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2825  */
2826 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2827                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2828 {
2829         int i;
2830         int fallback_mt;
2831
2832         if (area->nr_free == 0)
2833                 return -1;
2834
2835         *can_steal = false;
2836         for (i = 0;; i++) {
2837                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2838                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2839                         break;
2840
2841                 if (free_area_empty(area, fallback_mt))
2842                         continue;
2843
2844                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2845                         *can_steal = true;
2846
2847                 if (!only_stealable)
2848                         return fallback_mt;
2849
2850                 if (*can_steal)
2851                         return fallback_mt;
2852         }
2853
2854         return -1;
2855 }
2856
2857 /*
2858  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2859  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2860  */
2861 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2862                                 unsigned int alloc_order)
2863 {
2864         int mt;
2865         unsigned long max_managed, flags;
2866
2867         /*
2868          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2869          * Check is race-prone but harmless.
2870          */
2871         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2872         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2873                 return;
2874
2875         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2876
2877         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2878         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2879                 goto out_unlock;
2880
2881         /* Yoink! */
2882         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2883         /* Only reserve normal pageblocks (i.e., they can merge with others) */
2884         if (migratetype_is_mergeable(mt)) {
2885                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2886                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2887                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2888         }
2889
2890 out_unlock:
2891         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2892 }
2893
2894 /*
2895  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2896  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2897  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2898  * to recover from than an OOM.
2899  *
2900  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2901  * pageblock is exhausted.
2902  */
2903 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2904                                                 bool force)
2905 {
2906         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2907         unsigned long flags;
2908         struct zoneref *z;
2909         struct zone *zone;
2910         struct page *page;
2911         int order;
2912         bool ret;
2913
2914         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->highest_zoneidx,
2915                                                                 ac->nodemask) {
2916                 /*
2917                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2918                  * is really high.
2919                  */
2920                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2921                                         pageblock_nr_pages)
2922                         continue;
2923
2924                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2925                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2926                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2927
2928                         page = get_page_from_free_area(area, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2929                         if (!page)
2930                                 continue;
2931
2932                         /*
2933                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2934                          * we can counter several free pages in a pageblock
2935                          * in this loop although we changed the pageblock type
2936                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2937                          * adjust the count once.
2938                          */
2939                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2940                                 /*
2941                                  * It should never happen but changes to
2942                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2943                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2944                                  * while unreserving so be safe and watch for
2945                                  * underflows.
2946                                  */
2947                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2948                                                 pageblock_nr_pages,
2949                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2950                         }
2951
2952                         /*
2953                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2954                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2955                          * is doing the work and needs the pages. More
2956                          * importantly, if the block was always converted to
2957                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2958                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2959                          * may increase.
2960                          */
2961                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2962                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2963                                                                         NULL);
2964                         if (ret) {
2965                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2966                                 return ret;
2967                         }
2968                 }
2969                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2970         }
2971
2972         return false;
2973 }
2974
2975 /*
2976  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2977  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2978  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2979  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2980  *
2981  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2982  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2983  * condition simpler.
2984  */
2985 static __always_inline bool
2986 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2987                                                 unsigned int alloc_flags)
2988 {
2989         struct free_area *area;
2990         int current_order;
2991         int min_order = order;
2992         struct page *page;
2993         int fallback_mt;
2994         bool can_steal;
2995
2996         /*
2997          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2998          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2999          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
3000          */
3001         if (order < pageblock_order && alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
3002                 min_order = pageblock_order;
3003
3004         /*
3005          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
3006          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
3007          * would be too costly to do exactly.
3008          */
3009         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
3010                                 --current_order) {
3011                 area = &(zone->free_area[current_order]);
3012                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
3013                                 start_migratetype, false, &can_steal);
3014                 if (fallback_mt == -1)
3015                         continue;
3016
3017                 /*
3018                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
3019                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
3020                  * steal and split the smallest available page instead of the
3021                  * largest available page, because even if the next movable
3022                  * allocation falls back into a different pageblock than this
3023                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
3024                  */
3025                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
3026                                         && current_order > order)
3027                         goto find_smallest;
3028
3029                 goto do_steal;
3030         }
3031
3032         return false;
3033
3034 find_smallest:
3035         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
3036                                                         current_order++) {
3037                 area = &(zone->free_area[current_order]);
3038                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
3039                                 start_migratetype, false, &can_steal);
3040                 if (fallback_mt != -1)
3041                         break;
3042         }
3043
3044         /*
3045          * This should not happen - we already found a suitable fallback
3046          * when looking for the largest page.
3047          */
3048         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
3049
3050 do_steal:
3051         page = get_page_from_free_area(area, fallback_mt);
3052
3053         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
3054                                                                 can_steal);
3055
3056         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
3057                 start_migratetype, fallback_mt);
3058
3059         return true;
3060
3061 }
3062
3063 /*
3064  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
3065  * Call me with the zone->lock already held.
3066  */
3067 static __always_inline struct page *
3068 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
3069                                                 unsigned int alloc_flags)
3070 {
3071         struct page *page;
3072
3073         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
3074                 /*
3075                  * Balance movable allocations between regular and CMA areas by
3076                  * allocating from CMA when over half of the zone's free memory
3077                  * is in the CMA area.
3078                  */
3079                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA &&
3080                     zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES) >
3081                     zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES) / 2) {
3082                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
3083                         if (page)
3084                                 return page;
3085                 }
3086         }
3087 retry:
3088         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
3089         if (unlikely(!page)) {
3090                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA)
3091                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
3092
3093                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
3094                                                                 alloc_flags))
3095                         goto retry;
3096         }
3097         return page;
3098 }
3099
3100 /*
3101  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
3102  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
3103  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
3104  */
3105 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
3106                         unsigned long count, struct list_head *list,
3107                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3108 {
3109         unsigned long flags;
3110         int i, allocated = 0;
3111
3112         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3113         for (i = 0; i < count; ++i) {
3114                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
3115                                                                 alloc_flags);
3116                 if (unlikely(page == NULL))
3117                         break;
3118
3119                 if (unlikely(check_pcp_refill(page, order)))
3120                         continue;
3121
3122                 /*
3123                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
3124                  * physical page order. The page is added to the tail of
3125                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
3126                  * is ordered by page number under some conditions. This is
3127                  * useful for IO devices that can forward direction from the
3128                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
3129                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
3130                  * pages are ordered properly.
3131                  */
3132                 list_add_tail(&page->pcp_list, list);
3133                 allocated++;
3134                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
3135                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
3136                                               -(1 << order));
3137         }
3138
3139         /*
3140          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
3141          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
3142          * on i. Do not confuse with 'allocated' which is the number of
3143          * pages added to the pcp list.
3144          */
3145         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
3146         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3147         return allocated;
3148 }
3149
3150 #ifdef CONFIG_NUMA
3151 /*
3152  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
3153  * currently executing processor on remote nodes after they have
3154  * expired.
3155  */
3156 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
3157 {
3158         int to_drain, batch;
3159
3160         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3161         to_drain = min(pcp->count, batch);
3162         if (to_drain > 0) {
3163                 spin_lock(&pcp->lock);
3164                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp, 0);
3165                 spin_unlock(&pcp->lock);
3166         }
3167 }
3168 #endif
3169
3170 /*
3171  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
3172  */
3173 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
3174 {
3175         struct per_cpu_pages *pcp;
3176
3177         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3178         if (pcp->count) {
3179                 spin_lock(&pcp->lock);
3180                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp, 0);
3181                 spin_unlock(&pcp->lock);
3182         }
3183 }
3184
3185 /*
3186  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
3187  */
3188 static void drain_pages(unsigned int cpu)
3189 {
3190         struct zone *zone;
3191
3192         for_each_populated_zone(zone) {
3193                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3194         }
3195 }
3196
3197 /*
3198  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
3199  */
3200 void drain_local_pages(struct zone *zone)
3201 {
3202         int cpu = smp_processor_id();
3203
3204         if (zone)
3205                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3206         else
3207                 drain_pages(cpu);
3208 }
3209
3210 /*
3211  * The implementation of drain_all_pages(), exposing an extra parameter to
3212  * drain on all cpus.
3213  *
3214  * drain_all_pages() is optimized to only execute on cpus where pcplists are
3215  * not empty. The check for non-emptiness can however race with a free to
3216  * pcplist that has not yet increased the pcp->count from 0 to 1. Callers
3217  * that need the guarantee that every CPU has drained can disable the
3218  * optimizing racy check.
3219  */
3220 static void __drain_all_pages(struct zone *zone, bool force_all_cpus)
3221 {
3222         int cpu;
3223
3224         /*
3225          * Allocate in the BSS so we won't require allocation in
3226          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
3227          */
3228         static cpumask_t cpus_with_pcps;
3229
3230         /*
3231          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
3232          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
3233          * the drain to be complete when the call returns.
3234          */
3235         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
3236                 if (!zone)
3237                         return;
3238                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
3239         }
3240
3241         /*
3242          * We don't care about racing with CPU hotplug event
3243          * as offline notification will cause the notified
3244          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
3245          * disables preemption as part of its processing
3246          */
3247         for_each_online_cpu(cpu) {
3248                 struct per_cpu_pages *pcp;
3249                 struct zone *z;
3250                 bool has_pcps = false;
3251
3252                 if (force_all_cpus) {
3253                         /*
3254                          * The pcp.count check is racy, some callers need a
3255                          * guarantee that no cpu is missed.
3256                          */
3257                         has_pcps = true;
3258                 } else if (zone) {
3259                         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3260                         if (pcp->count)
3261                                 has_pcps = true;
3262                 } else {
3263                         for_each_populated_zone(z) {
3264                                 pcp = per_cpu_ptr(z->per_cpu_pageset, cpu);
3265                                 if (pcp->count) {
3266                                         has_pcps = true;
3267                                         break;
3268                                 }
3269                         }
3270                 }
3271
3272                 if (has_pcps)
3273                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3274                 else
3275                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3276         }
3277
3278         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
3279                 if (zone)
3280                         drain_pages_zone(cpu, zone);
3281                 else
3282                         drain_pages(cpu);
3283         }
3284
3285         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
3286 }
3287
3288 /*
3289  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
3290  *
3291  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
3292  */
3293 void drain_all_pages(struct zone *zone)
3294 {
3295         __drain_all_pages(zone, false);
3296 }
3297
3298 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3299
3300 /*
3301  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
3302  */
3303 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
3304
3305 void mark_free_pages(struct zone *zone)
3306 {
3307         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
3308         unsigned long flags;
3309         unsigned int order, t;
3310         struct page *page;
3311
3312         if (zone_is_empty(zone))
3313                 return;
3314
3315         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3316
3317         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
3318         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
3319                 if (pfn_valid(pfn)) {
3320                         page = pfn_to_page(pfn);
3321
3322                         if (!--page_count) {
3323                                 touch_nmi_watchdog();
3324                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
3325                         }
3326
3327                         if (page_zone(page) != zone)
3328                                 continue;
3329
3330                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
3331                                 swsusp_unset_page_free(page);
3332                 }
3333
3334         for_each_migratetype_order(order, t) {
3335                 list_for_each_entry(page,
3336                                 &zone->free_area[order].free_list[t], buddy_list) {
3337                         unsigned long i;
3338
3339                         pfn = page_to_pfn(page);
3340                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
3341                                 if (!--page_count) {
3342                                         touch_nmi_watchdog();
3343                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
3344                                 }
3345                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
3346                         }
3347                 }
3348         }
3349         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3350 }
3351 #endif /* CONFIG_PM */
3352
3353 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn,
3354                                                         unsigned int order)
3355 {
3356         int migratetype;
3357
3358         if (!free_pcp_prepare(page, order))
3359                 return false;
3360
3361         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
3362         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
3363         return true;
3364 }
3365
3366 static int nr_pcp_free(struct per_cpu_pages *pcp, int high, int batch,
3367                        bool free_high)
3368 {
3369         int min_nr_free, max_nr_free;
3370
3371         /* Free everything if batch freeing high-order pages. */
3372         if (unlikely(free_high))
3373                 return pcp->count;
3374
3375         /* Check for PCP disabled or boot pageset */
3376         if (unlikely(high < batch))
3377                 return 1;
3378
3379         /* Leave at least pcp->batch pages on the list */
3380         min_nr_free = batch;
3381         max_nr_free = high - batch;
3382
3383         /*
3384          * Double the number of pages freed each time there is subsequent
3385          * freeing of pages without any allocation.
3386          */
3387         batch <<= pcp->free_factor;
3388         if (batch < max_nr_free)
3389                 pcp->free_factor++;
3390         batch = clamp(batch, min_nr_free, max_nr_free);
3391
3392         return batch;
3393 }
3394
3395 static int nr_pcp_high(struct per_cpu_pages *pcp, struct zone *zone,
3396                        bool free_high)
3397 {
3398         int high = READ_ONCE(pcp->high);
3399
3400         if (unlikely(!high || free_high))
3401                 return 0;
3402
3403         if (!test_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags))
3404                 return high;
3405
3406         /*
3407          * If reclaim is active, limit the number of pages that can be
3408          * stored on pcp lists
3409          */
3410         return min(READ_ONCE(pcp->batch) << 2, high);
3411 }
3412
3413 static void free_unref_page_commit(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp,
3414                                    struct page *page, int migratetype,
3415                                    unsigned int order)
3416 {
3417         int high;
3418         int pindex;
3419         bool free_high;
3420
3421         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
3422         pindex = order_to_pindex(migratetype, order);
3423         list_add(&page->pcp_list, &pcp->lists[pindex]);
3424         pcp->count += 1 << order;
3425
3426         /*
3427          * As high-order pages other than THP's stored on PCP can contribute
3428          * to fragmentation, limit the number stored when PCP is heavily
3429          * freeing without allocation. The remainder after bulk freeing
3430          * stops will be drained from vmstat refresh context.
3431          */
3432         free_high = (pcp->free_factor && order && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3433
3434         high = nr_pcp_high(pcp, zone, free_high);
3435         if (pcp->count >= high) {
3436                 int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3437
3438                 free_pcppages_bulk(zone, nr_pcp_free(pcp, high, batch, free_high), pcp, pindex);
3439         }
3440 }
3441
3442 /*
3443  * Free a pcp page
3444  */
3445 void free_unref_page(struct page *page, unsigned int order)
3446 {
3447         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
3448         struct per_cpu_pages *pcp;
3449         struct zone *zone;
3450         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3451         int migratetype, pcpmigratetype;
3452
3453         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, order))
3454                 return;
3455
3456         /*
3457          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
3458          * Place ISOLATE pages on the isolated list because they are being
3459          * offlined but treat HIGHATOMIC and CMA as movable pages so we can
3460          * get those areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
3461          * excessively into the page allocator
3462          */
3463         migratetype = pcpmigratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3464         if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES)) {
3465                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3466                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype, FPI_NONE);
3467                         return;
3468                 }
3469                 pcpmigratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3470         }
3471
3472         zone = page_zone(page);
3473         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
3474         pcp = pcp_spin_trylock(zone->per_cpu_pageset);
3475         if (pcp) {
3476                 free_unref_page_commit(zone, pcp, page, pcpmigratetype, order);
3477                 pcp_spin_unlock(pcp);
3478         } else {
3479                 free_one_page(zone, page, pfn, order, migratetype, FPI_NONE);
3480         }
3481         pcp_trylock_finish(UP_flags);
3482 }
3483
3484 /*
3485  * Free a list of 0-order pages
3486  */
3487 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3488 {
3489         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
3490         struct page *page, *next;
3491         struct per_cpu_pages *pcp = NULL;
3492         struct zone *locked_zone = NULL;
3493         int batch_count = 0;
3494         int migratetype;
3495
3496         /* Prepare pages for freeing */
3497         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3498                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3499                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, 0)) {
3500                         list_del(&page->lru);
3501                         continue;
3502                 }
3503
3504                 /*
3505                  * Free isolated pages directly to the allocator, see
3506                  * comment in free_unref_page.
3507                  */
3508                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3509                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3510                         list_del(&page->lru);
3511                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, 0, migratetype, FPI_NONE);
3512                         continue;
3513                 }
3514         }
3515
3516         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3517                 struct zone *zone = page_zone(page);
3518
3519                 list_del(&page->lru);
3520                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3521
3522                 /* Different zone, different pcp lock. */
3523                 if (zone != locked_zone) {
3524                         if (pcp) {
3525                                 pcp_spin_unlock(pcp);
3526                                 pcp_trylock_finish(UP_flags);
3527                         }
3528
3529                         /*
3530                          * trylock is necessary as pages may be getting freed
3531                          * from IRQ or SoftIRQ context after an IO completion.
3532                          */
3533                         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
3534                         pcp = pcp_spin_trylock(zone->per_cpu_pageset);
3535                         if (unlikely(!pcp)) {
3536                                 pcp_trylock_finish(UP_flags);
3537                                 free_one_page(zone, page, page_to_pfn(page),
3538                                               0, migratetype, FPI_NONE);
3539                                 locked_zone = NULL;
3540                                 continue;
3541                         }
3542                         locked_zone = zone;
3543                         batch_count = 0;
3544                 }
3545
3546                 /*
3547                  * Non-isolated types over MIGRATE_PCPTYPES get added
3548                  * to the MIGRATE_MOVABLE pcp list.
3549                  */
3550                 if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES))
3551                         migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3552
3553                 trace_mm_page_free_batched(page);
3554                 free_unref_page_commit(zone, pcp, page, migratetype, 0);
3555
3556                 /*
3557                  * Guard against excessive lock hold times when freeing
3558                  * a large list of pages. Lock will be reacquired if
3559                  * necessary on the next iteration.
3560                  */
3561                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3562                         pcp_spin_unlock(pcp);
3563                         pcp_trylock_finish(UP_flags);
3564                         batch_count = 0;
3565                         pcp = NULL;
3566                         locked_zone = NULL;
3567                 }
3568         }
3569
3570         if (pcp) {
3571                 pcp_spin_unlock(pcp);
3572                 pcp_trylock_finish(UP_flags);
3573         }
3574 }
3575
3576 /*
3577  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3578  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3579  * Each sub-page must be freed individually.
3580  *
3581  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3582  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3583  */
3584 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3585 {
3586         int i;
3587
3588         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3589         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3590
3591         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3592                 set_page_refcounted(page + i);
3593         split_page_owner(page, 1 << order);
3594         split_page_memcg(page, 1 << order);
3595 }
3596 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3597
3598 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3599 {
3600         struct zone *zone = page_zone(page);
3601         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3602
3603         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3604                 unsigned long watermark;
3605                 /*
3606                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3607                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3608                  * watermark, because we already know our high-order page
3609                  * exists.
3610                  */
3611                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3612                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3613                         return 0;
3614
3615                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3616         }
3617
3618         del_page_from_free_list(page, zone, order);
3619
3620         /*
3621          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3622          * pageblock
3623          */
3624         if (order >= pageblock_order - 1) {
3625                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3626                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3627                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3628                         /*
3629                          * Only change normal pageblocks (i.e., they can merge
3630                          * with others)
3631                          */
3632                         if (migratetype_is_mergeable(mt))
3633                                 set_pageblock_migratetype(page,
3634                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3635                 }
3636         }
3637
3638         return 1UL << order;
3639 }
3640
3641 /**
3642  * __putback_isolated_page - Return a now-isolated page back where we got it
3643  * @page: Page that was isolated
3644  * @order: Order of the isolated page
3645  * @mt: The page's pageblock's migratetype
3646  *
3647  * This function is meant to return a page pulled from the free lists via
3648  * __isolate_free_page back to the free lists they were pulled from.
3649  */
3650 void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order, int mt)
3651 {
3652         struct zone *zone = page_zone(page);
3653
3654         /* zone lock should be held when this function is called */
3655         lockdep_assert_held(&zone->lock);
3656
3657         /* Return isolated page to tail of freelist. */
3658         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt,
3659                         FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY | FPI_TO_TAIL);
3660 }
3661
3662 /*
3663  * Update NUMA hit/miss statistics
3664  */
3665 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
3666                                    long nr_account)
3667 {
3668 #ifdef CONFIG_NUMA
3669         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3670
3671         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3672         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3673                 return;
3674
3675         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3676                 local_stat = NUMA_OTHER;
3677
3678         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3679                 __count_numa_events(z, NUMA_HIT, nr_account);
3680         else {
3681                 __count_numa_events(z, NUMA_MISS, nr_account);
3682                 __count_numa_events(preferred_zone, NUMA_FOREIGN, nr_account);
3683         }
3684         __count_numa_events(z, local_stat, nr_account);
3685 #endif
3686 }
3687
3688 static __always_inline
3689 struct page *rmqueue_buddy(struct zone *preferred_zone, struct zone *zone,
3690                            unsigned int order, unsigned int alloc_flags,
3691                            int migratetype)
3692 {
3693         struct page *page;
3694         unsigned long flags;
3695
3696         do {
3697                 page = NULL;
3698                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3699                 /*
3700                  * order-0 request can reach here when the pcplist is skipped
3701                  * due to non-CMA allocation context. HIGHATOMIC area is
3702                  * reserved for high-order atomic allocation, so order-0
3703                  * request should skip it.
3704                  */
3705                 if (order > 0 && alloc_flags & ALLOC_HARDER)
3706                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3707                 if (!page) {
3708                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3709                         if (!page) {
3710                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3711                                 return NULL;
3712                         }
3713                 }
3714                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3715                                           get_pcppage_migratetype(page));
3716                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3717         } while (check_new_pages(page, order));
3718
3719         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3720         zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3721
3722         return page;
3723 }
3724
3725 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3726 static inline
3727 struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, unsigned int order,
3728                         int migratetype,
3729                         unsigned int alloc_flags,
3730                         struct per_cpu_pages *pcp,
3731                         struct list_head *list)
3732 {
3733         struct page *page;
3734
3735         do {
3736                 if (list_empty(list)) {
3737                         int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3738                         int alloced;
3739
3740                         /*
3741                          * Scale batch relative to order if batch implies
3742                          * free pages can be stored on the PCP. Batch can
3743                          * be 1 for small zones or for boot pagesets which
3744                          * should never store free pages as the pages may
3745                          * belong to arbitrary zones.
3746                          */
3747                         if (batch > 1)
3748                                 batch = max(batch >> order, 2);
3749                         alloced = rmqueue_bulk(zone, order,
3750                                         batch, list,
3751                                         migratetype, alloc_flags);
3752
3753                         pcp->count += alloced << order;
3754                         if (unlikely(list_empty(list)))
3755                                 return NULL;
3756                 }
3757
3758                 page = list_first_entry(list, struct page, pcp_list);
3759                 list_del(&page->pcp_list);
3760                 pcp->count -= 1 << order;
3761         } while (check_new_pcp(page, order));
3762
3763         return page;
3764 }
3765
3766 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3767 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3768                         struct zone *zone, unsigned int order,
3769                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3770 {
3771         struct per_cpu_pages *pcp;
3772         struct list_head *list;
3773         struct page *page;
3774         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
3775
3776         /* spin_trylock may fail due to a parallel drain or IRQ reentrancy. */
3777         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
3778         pcp = pcp_spin_trylock(zone->per_cpu_pageset);
3779         if (!pcp) {
3780                 pcp_trylock_finish(UP_flags);
3781                 return NULL;
3782         }
3783
3784         /*
3785          * On allocation, reduce the number of pages that are batch freed.
3786          * See nr_pcp_free() where free_factor is increased for subsequent
3787          * frees.
3788          */
3789         pcp->free_factor >>= 1;
3790         list = &pcp->lists[order_to_pindex(migratetype, order)];
3791         page = __rmqueue_pcplist(zone, order, migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3792         pcp_spin_unlock(pcp);
3793         pcp_trylock_finish(UP_flags);
3794         if (page) {
3795                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3796                 zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3797         }
3798         return page;
3799 }
3800
3801 /*
3802  * Allocate a page from the given zone.
3803  * Use pcplists for THP or "cheap" high-order allocations.
3804  */
3805
3806 /*
3807  * Do not instrument rmqueue() with KMSAN. This function may call
3808  * __msan_poison_alloca() through a call to set_pfnblock_flags_mask().
3809  * If __msan_poison_alloca() attempts to allocate pages for the stack depot, it
3810  * may call rmqueue() again, which will result in a deadlock.
3811  */
3812 __no_sanitize_memory
3813 static inline
3814 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3815                         struct zone *zone, unsigned int order,
3816                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3817                         int migratetype)
3818 {
3819         struct page *page;
3820
3821         /*
3822          * We most definitely don't want callers attempting to
3823          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3824          */
3825         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3826
3827         if (likely(pcp_allowed_order(order))) {
3828                 /*
3829                  * MIGRATE_MOVABLE pcplist could have the pages on CMA area and
3830                  * we need to skip it when CMA area isn't allowed.
3831                  */
3832                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA) || alloc_flags & ALLOC_CMA ||
3833                                 migratetype != MIGRATE_MOVABLE) {
3834                         page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3835                                         migratetype, alloc_flags);
3836                         if (likely(page))
3837                                 goto out;
3838                 }
3839         }
3840
3841         page = rmqueue_buddy(preferred_zone, zone, order, alloc_flags,
3842                                                         migratetype);
3843
3844 out:
3845         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3846         if (unlikely(test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags))) {
3847                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3848                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3849         }
3850
3851         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3852         return page;
3853 }
3854
3855 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3856
3857 static struct {
3858         struct fault_attr attr;
3859
3860         bool ignore_gfp_highmem;
3861         bool ignore_gfp_reclaim;
3862         u32 min_order;
3863 } fail_page_alloc = {
3864         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3865         .ignore_gfp_reclaim = true,
3866         .ignore_gfp_highmem = true,
3867         .min_order = 1,
3868 };
3869
3870 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3871 {
3872         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3873 }
3874 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3875
3876 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3877 {
3878         int flags = 0;
3879
3880         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3881                 return false;
3882         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3883                 return false;
3884         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3885                 return false;
3886         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3887                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3888                 return false;
3889
3890         /* See comment in __should_failslab() */
3891         if (gfp_mask & __GFP_NOWARN)
3892                 flags |= FAULT_NOWARN;
3893
3894         return should_fail_ex(&fail_page_alloc.attr, 1 << order, flags);
3895 }
3896
3897 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3898
3899 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3900 {
3901         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3902         struct dentry *dir;
3903
3904         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3905                                         &fail_page_alloc.attr);
3906
3907         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3908                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3909         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3910                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3911         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3912
3913         return 0;
3914 }
3915
3916 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3917
3918 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3919
3920 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3921
3922 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3923 {
3924         return false;
3925 }
3926
3927 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3928
3929 noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3930 {
3931         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3932 }
3933 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3934
3935 static inline long __zone_watermark_unusable_free(struct zone *z,
3936                                 unsigned int order, unsigned int alloc_flags)
3937 {
3938         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3939         long unusable_free = (1 << order) - 1;
3940
3941         /*
3942          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3943          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3944          * atomic reserve but it avoids a search.
3945          */
3946         if (likely(!alloc_harder))
3947                 unusable_free += z->nr_reserved_highatomic;
3948
3949 #ifdef CONFIG_CMA
3950         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3951         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3952                 unusable_free += zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3953 #endif
3954
3955         return unusable_free;
3956 }
3957
3958 /*
3959  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3960  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3961  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3962  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3963  */
3964 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3965                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
3966                          long free_pages)
3967 {
3968         long min = mark;
3969         int o;
3970         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3971
3972         /* free_pages may go negative - that's OK */
3973         free_pages -= __zone_watermark_unusable_free(z, order, alloc_flags);
3974
3975         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3976                 min -= min / 2;
3977
3978         if (unlikely(alloc_harder)) {
3979                 /*
3980                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3981                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3982                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3983                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3984                  */
3985                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3986                         min -= min / 2;
3987                 else
3988                         min -= min / 4;
3989         }
3990
3991         /*
3992          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3993          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3994          * even if a suitable page happened to be free.
3995          */
3996         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3997                 return false;
3998
3999         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
4000         if (!order)
4001                 return true;
4002
4003         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
4004         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
4005                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
4006                 int mt;
4007
4008                 if (!area->nr_free)
4009                         continue;
4010
4011                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
4012                         if (!free_area_empty(area, mt))
4013                                 return true;
4014                 }
4015
4016 #ifdef CONFIG_CMA
4017                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
4018                     !free_area_empty(area, MIGRATE_CMA)) {
4019                         return true;
4020                 }
4021 #endif
4022                 if (alloc_harder && !free_area_empty(area, MIGRATE_HIGHATOMIC))
4023                         return true;
4024         }
4025         return false;
4026 }
4027
4028 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
4029                       int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags)
4030 {
4031         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
4032                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
4033 }
4034
4035 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
4036                                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
4037                                 unsigned int alloc_flags, gfp_t gfp_mask)
4038 {
4039         long free_pages;
4040
4041         free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
4042
4043         /*
4044          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
4045          * need to be calculated.
4046          */
4047         if (!order) {
4048                 long usable_free;
4049                 long reserved;
4050
4051                 usable_free = free_pages;
4052                 reserved = __zone_watermark_unusable_free(z, 0, alloc_flags);
4053
4054                 /* reserved may over estimate high-atomic reserves. */
4055                 usable_free -= min(usable_free, reserved);
4056                 if (usable_free > mark + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
4057                         return true;
4058         }
4059
4060         if (__zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
4061                                         free_pages))
4062                 return true;
4063         /*
4064          * Ignore watermark boosting for GFP_ATOMIC order-0 allocations
4065          * when checking the min watermark. The min watermark is the
4066          * point where boosting is ignored so that kswapd is woken up
4067          * when below the low watermark.
4068          */
4069         if (unlikely(!order && (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) && z->watermark_boost
4070                 && ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == WMARK_MIN))) {
4071                 mark = z->_watermark[WMARK_MIN];
4072                 return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx,
4073                                         alloc_flags, free_pages);
4074         }
4075
4076         return false;
4077 }
4078
4079 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
4080                         unsigned long mark, int highest_zoneidx)
4081 {
4082         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
4083
4084         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
4085                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
4086
4087         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, 0,
4088                                                                 free_pages);
4089 }
4090
4091 #ifdef CONFIG_NUMA
4092 int __read_mostly node_reclaim_distance = RECLAIM_DISTANCE;
4093
4094 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
4095 {
4096         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
4097                                 node_reclaim_distance;
4098 }
4099 #else   /* CONFIG_NUMA */
4100 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
4101 {
4102         return true;
4103 }
4104 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4105
4106 /*
4107  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
4108  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
4109  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
4110  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
4111  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
4112  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
4113  */
4114 static inline unsigned int
4115 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
4116 {
4117         unsigned int alloc_flags;
4118
4119         /*
4120          * __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4121          * to save a branch.
4122          */
4123         alloc_flags = (__force int) (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM);
4124
4125 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
4126         if (!zone)
4127                 return alloc_flags;
4128
4129         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
4130                 return alloc_flags;
4131
4132         /*
4133          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
4134          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
4135          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
4136          */
4137         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
4138         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
4139                 return alloc_flags;
4140
4141         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
4142 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
4143         return alloc_flags;
4144 }
4145
4146 /* Must be called after current_gfp_context() which can change gfp_mask */
4147 static inline unsigned int gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_t gfp_mask,
4148                                                   unsigned int alloc_flags)
4149 {
4150 #ifdef CONFIG_CMA
4151         if (gfp_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4152                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4153 #endif
4154         return alloc_flags;
4155 }
4156
4157 /*
4158  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
4159  * a page.
4160  */
4161 static struct page *
4162 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
4163                                                 const struct alloc_context *ac)
4164 {
4165         struct zoneref *z;
4166         struct zone *zone;
4167         struct pglist_data *last_pgdat = NULL;
4168         bool last_pgdat_dirty_ok = false;
4169         bool no_fallback;
4170
4171 retry:
4172         /*
4173          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
4174          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cgroup/cpuset.c.
4175          */
4176         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
4177         z = ac->preferred_zoneref;
4178         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->highest_zoneidx,
4179                                         ac->nodemask) {
4180                 struct page *page;
4181                 unsigned long mark;
4182
4183                 if (cpusets_enabled() &&
4184                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
4185                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
4186                                 continue;
4187                 /*
4188                  * When allocating a page cache page for writing, we
4189                  * want to get it from a node that is within its dirty
4190                  * limit, such that no single node holds more than its
4191                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
4192                  * The dirty limits take into account the node's
4193                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
4194                  * should be able to balance it without having to
4195                  * write pages from its LRU list.
4196                  *
4197                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
4198                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
4199                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
4200                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
4201                  * nodes are together not big enough to reach the
4202                  * global limit.  The proper fix for these situations
4203                  * will require awareness of nodes in the
4204                  * dirty-throttling and the flusher threads.
4205                  */
4206                 if (ac->spread_dirty_pages) {
4207                         if (last_pgdat != zone->zone_pgdat) {
4208                                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4209                                 last_pgdat_dirty_ok = node_dirty_ok(zone->zone_pgdat);
4210                         }
4211
4212                         if (!last_pgdat_dirty_ok)
4213                                 continue;
4214                 }
4215
4216                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
4217                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
4218                         int local_nid;
4219
4220                         /*
4221                          * If moving to a remote node, retry but allow
4222                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
4223                          * than fragmentation avoidance.
4224                          */
4225                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
4226                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
4227                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4228                                 goto retry;
4229                         }
4230                 }
4231
4232                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
4233                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
4234                                        ac->highest_zoneidx, alloc_flags,
4235                                        gfp_mask)) {
4236                         int ret;
4237
4238 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4239                         /*
4240                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
4241                          * grow this zone if it contains deferred pages.
4242                          */
4243                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4244                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4245                                         goto try_this_zone;
4246                         }
4247 #endif
4248                         /* Checked here to keep the fast path fast */
4249                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
4250                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
4251                                 goto try_this_zone;
4252
4253                         if (!node_reclaim_enabled() ||
4254                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
4255                                 continue;
4256
4257                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
4258                         switch (ret) {
4259                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
4260                                 /* did not scan */
4261                                 continue;
4262                         case NODE_RECLAIM_FULL:
4263                                 /* scanned but unreclaimable */
4264                                 continue;
4265                         default:
4266                                 /* did we reclaim enough */
4267                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
4268                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4269                                         goto try_this_zone;
4270
4271                                 continue;
4272                         }
4273                 }
4274
4275 try_this_zone:
4276                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
4277                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
4278                 if (page) {
4279                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4280
4281                         /*
4282                          * If this is a high-order atomic allocation then check
4283                          * if the pageblock should be reserved for the future
4284                          */
4285                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
4286                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
4287
4288                         return page;
4289                 } else {
4290 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4291                         /* Try again if zone has deferred pages */
4292                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4293                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4294                                         goto try_this_zone;
4295                         }
4296 #endif
4297                 }
4298         }
4299
4300         /*
4301          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
4302          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
4303          */
4304         if (no_fallback) {
4305                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4306                 goto retry;
4307         }
4308
4309         return NULL;
4310 }
4311
4312 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
4313 {
4314         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4315
4316         /*
4317          * This documents exceptions given to allocations in certain
4318          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
4319          * of allowed nodes.
4320          */
4321         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4322                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
4323                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
4324                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4325         if (!in_task() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4326                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4327
4328         __show_mem(filter, nodemask, gfp_zone(gfp_mask));
4329 }
4330
4331 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
4332 {
4333         struct va_format vaf;
4334         va_list args;
4335         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, 10*HZ, 1);
4336
4337         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) ||
4338              !__ratelimit(&nopage_rs) ||
4339              ((gfp_mask & __GFP_DMA) && !has_managed_dma()))
4340                 return;
4341
4342         va_start(args, fmt);
4343         vaf.fmt = fmt;
4344         vaf.va = &args;
4345         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
4346                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
4347                         nodemask_pr_args(nodemask));
4348         va_end(args);
4349
4350         cpuset_print_current_mems_allowed();
4351         pr_cont("\n");
4352         dump_stack();
4353         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
4354 }
4355
4356 static inline struct page *
4357 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4358                               unsigned int alloc_flags,
4359                               const struct alloc_context *ac)
4360 {
4361         struct page *page;
4362
4363         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4364                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
4365         /*
4366          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
4367          * are depleted
4368          */
4369         if (!page)
4370                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4371                                 alloc_flags, ac);
4372
4373         return page;
4374 }
4375
4376 static inline struct page *
4377 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4378         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
4379 {
4380         struct oom_control oc = {
4381                 .zonelist = ac->zonelist,
4382                 .nodemask = ac->nodemask,
4383                 .memcg = NULL,
4384                 .gfp_mask = gfp_mask,
4385                 .order = order,
4386         };
4387         struct page *page;
4388
4389         *did_some_progress = 0;
4390
4391         /*
4392          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
4393          * making progress for us.
4394          */
4395         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
4396                 *did_some_progress = 1;
4397                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4398                 return NULL;
4399         }
4400
4401         /*
4402          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
4403          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
4404          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
4405          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
4406          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
4407          */
4408         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
4409                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
4410                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
4411         if (page)
4412                 goto out;
4413
4414         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
4415         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
4416                 goto out;
4417         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
4418         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4419                 goto out;
4420         /*
4421          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
4422          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
4423          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
4424          * fallback than shooting a random task.
4425          *
4426          * The OOM killer may not free memory on a specific node.
4427          */
4428         if (gfp_mask & (__GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_THISNODE))
4429                 goto out;
4430         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
4431         if (ac->highest_zoneidx < ZONE_NORMAL)
4432                 goto out;
4433         if (pm_suspended_storage())
4434                 goto out;
4435         /*
4436          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
4437          * other request to make a forward progress.
4438          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
4439          * do much for this context but let's try it to at least get
4440          * access to memory reserved if the current task is killed (see
4441          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
4442          * failures more gracefully we should just bail out here.
4443          */
4444
4445         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
4446         if (out_of_memory(&oc) ||
4447             WARN_ON_ONCE_GFP(gfp_mask & __GFP_NOFAIL, gfp_mask)) {
4448                 *did_some_progress = 1;
4449
4450                 /*
4451                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4452                  * reserves
4453                  */
4454                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
4455                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
4456                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
4457         }
4458 out:
4459         mutex_unlock(&oom_lock);
4460         return page;
4461 }
4462
4463 /*
4464  * Maximum number of compaction retries with a progress before OOM
4465  * killer is consider as the only way to move forward.
4466  */
4467 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
4468
4469 #ifdef CONFIG_COMPACTION
4470 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
4471 static struct page *
4472 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4473                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4474                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4475 {
4476         struct page *page = NULL;
4477         unsigned long pflags;
4478         unsigned int noreclaim_flag;
4479
4480         if (!order)
4481                 return NULL;
4482
4483         psi_memstall_enter(&pflags);
4484         delayacct_compact_start();
4485         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4486
4487         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4488                                                                 prio, &page);
4489
4490         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4491         psi_memstall_leave(&pflags);
4492         delayacct_compact_end();
4493
4494         if (*compact_result == COMPACT_SKIPPED)
4495                 return NULL;
4496         /*
4497          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
4498          * count a compaction stall
4499          */
4500         count_vm_event(COMPACTSTALL);
4501
4502         /* Prep a captured page if available */
4503         if (page)
4504                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4505
4506         /* Try get a page from the freelist if available */
4507         if (!page)
4508                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4509
4510         if (page) {
4511                 struct zone *zone = page_zone(page);
4512
4513                 zone->compact_blockskip_flush = false;
4514                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
4515                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
4516                 return page;
4517         }
4518
4519         /*
4520          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
4521          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
4522          */
4523         count_vm_event(COMPACTFAIL);
4524
4525         cond_resched();
4526
4527         return NULL;
4528 }
4529
4530 static inline bool
4531 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
4532                      enum compact_result compact_result,
4533                      enum compact_priority *compact_priority,
4534                      int *compaction_retries)
4535 {
4536         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
4537         int min_priority;
4538         bool ret = false;
4539         int retries = *compaction_retries;
4540         enum compact_priority priority = *compact_priority;
4541
4542         if (!order)
4543                 return false;
4544
4545         if (fatal_signal_pending(current))
4546                 return false;
4547
4548         if (compaction_made_progress(compact_result))
4549                 (*compaction_retries)++;
4550
4551         /*
4552          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
4553          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
4554          * failure could be caused by insufficient priority
4555          */
4556         if (compaction_failed(compact_result))
4557                 goto check_priority;
4558
4559         /*
4560          * compaction was skipped because there are not enough order-0 pages
4561          * to work with, so we retry only if it looks like reclaim can help.
4562          */
4563         if (compaction_needs_reclaim(compact_result)) {
4564                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
4565                 goto out;
4566         }
4567
4568         /*
4569          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
4570          * due to locks contention before we declare that we should give up.
4571          * But the next retry should use a higher priority if allowed, so
4572          * we don't just keep bailing out endlessly.
4573          */
4574         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
4575                 goto check_priority;
4576         }
4577
4578         /*
4579          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
4580          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
4581          * killer to move on while costly can fail and users are ready
4582          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
4583          * would need much more detailed feedback from compaction to
4584          * make a better decision.
4585          */
4586         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4587                 max_retries /= 4;
4588         if (*compaction_retries <= max_retries) {
4589                 ret = true;
4590                 goto out;
4591         }
4592
4593         /*
4594          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
4595          * all retries or failed at the lower priorities.
4596          */
4597 check_priority:
4598         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
4599                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
4600
4601         if (*compact_priority > min_priority) {
4602                 (*compact_priority)--;
4603                 *compaction_retries = 0;
4604                 ret = true;
4605         }
4606 out:
4607         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
4608         return ret;
4609 }
4610 #else
4611 static inline struct page *
4612 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4613                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4614                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4615 {
4616         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
4617         return NULL;
4618 }
4619
4620 static inline bool
4621 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
4622                      enum compact_result compact_result,
4623                      enum compact_priority *compact_priority,
4624                      int *compaction_retries)
4625 {
4626         struct zone *zone;
4627         struct zoneref *z;
4628
4629         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4630                 return false;
4631
4632         /*
4633          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
4634          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
4635          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
4636          * watermarks are OK.
4637          */
4638         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4639                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4640                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
4641                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4642                         return true;
4643         }
4644         return false;
4645 }
4646 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
4647
4648 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
4649 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
4650         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
4651
4652 static bool __need_reclaim(gfp_t gfp_mask)
4653 {
4654         /* no reclaim without waiting on it */
4655         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4656                 return false;
4657
4658         /* this guy won't enter reclaim */
4659         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4660                 return false;
4661
4662         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4663                 return false;
4664
4665         return true;
4666 }
4667
4668 void __fs_reclaim_acquire(unsigned long ip)
4669 {
4670         lock_acquire_exclusive(&__fs_reclaim_map, 0, 0, NULL, ip);
4671 }
4672
4673 void __fs_reclaim_release(unsigned long ip)
4674 {
4675         lock_release(&__fs_reclaim_map, ip);
4676 }
4677
4678 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4679 {
4680         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4681
4682         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4683                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4684                         __fs_reclaim_acquire(_RET_IP_);
4685
4686 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
4687                 lock_map_acquire(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4688                 lock_map_release(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4689 #endif
4690
4691         }
4692 }
4693 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4694
4695 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4696 {
4697         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4698
4699         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4700                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4701                         __fs_reclaim_release(_RET_IP_);
4702         }
4703 }
4704 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4705 #endif
4706
4707 /*
4708  * Zonelists may change due to hotplug during allocation. Detect when zonelists
4709  * have been rebuilt so allocation retries. Reader side does not lock and
4710  * retries the allocation if zonelist changes. Writer side is protected by the
4711  * embedded spin_lock.
4712  */
4713 static DEFINE_SEQLOCK(zonelist_update_seq);
4714
4715 static unsigned int zonelist_iter_begin(void)
4716 {
4717         if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
4718                 return read_seqbegin(&zonelist_update_seq);
4719
4720         return 0;
4721 }
4722
4723 static unsigned int check_retry_zonelist(unsigned int seq)
4724 {
4725         if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
4726                 return read_seqretry(&zonelist_update_seq, seq);
4727
4728         return seq;
4729 }
4730
4731 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4732 static unsigned long
4733 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4734                                         const struct alloc_context *ac)
4735 {
4736         unsigned int noreclaim_flag;
4737         unsigned long progress;
4738
4739         cond_resched();
4740
4741         /* We now go into synchronous reclaim */
4742         cpuset_memory_pressure_bump();
4743         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4744         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4745
4746         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4747                                                                 ac->nodemask);
4748
4749         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4750         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4751
4752         cond_resched();
4753
4754         return progress;
4755 }
4756
4757 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4758 static inline struct page *
4759 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4760                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4761                 unsigned long *did_some_progress)
4762 {
4763         struct page *page = NULL;
4764         unsigned long pflags;
4765         bool drained = false;
4766
4767         psi_memstall_enter(&pflags);
4768         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4769         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4770                 goto out;
4771
4772 retry:
4773         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4774
4775         /*
4776          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4777          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4778          * Shrink them and try again
4779          */
4780         if (!page && !drained) {
4781                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4782                 drain_all_pages(NULL);
4783                 drained = true;
4784                 goto retry;
4785         }
4786 out:
4787         psi_memstall_leave(&pflags);
4788
4789         return page;
4790 }
4791
4792 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4793                              const struct alloc_context *ac)
4794 {
4795         struct zoneref *z;
4796         struct zone *zone;
4797         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4798         enum zone_type highest_zoneidx = ac->highest_zoneidx;
4799
4800         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, highest_zoneidx,
4801                                         ac->nodemask) {
4802                 if (!managed_zone(zone))
4803                         continue;
4804                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat) {
4805                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, highest_zoneidx);
4806                         last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4807                 }
4808         }
4809 }
4810
4811 static inline unsigned int
4812 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4813 {
4814         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4815
4816         /*
4817          * __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH
4818          * and __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4819          * to save two branches.
4820          */
4821         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4822         BUILD_BUG_ON(__GFP_KSWAPD_RECLAIM != (__force gfp_t) ALLOC_KSWAPD);
4823
4824         /*
4825          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4826          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4827          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4828          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4829          */
4830         alloc_flags |= (__force int)
4831                 (gfp_mask & (__GFP_HIGH | __GFP_KSWAPD_RECLAIM));
4832
4833         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4834                 /*
4835                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4836                  * if it can't schedule.
4837                  */
4838                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4839                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4840                 /*
4841                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4842                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4843                  */
4844                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4845         } else if (unlikely(rt_task(current)) && in_task())
4846                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4847
4848         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, alloc_flags);
4849
4850         return alloc_flags;
4851 }
4852
4853 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4854 {
4855         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4856                 return false;
4857
4858         /*
4859          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4860          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4861          */
4862         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4863                 return false;
4864
4865         return true;
4866 }
4867
4868 /*
4869  * Distinguish requests which really need access to full memory
4870  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4871  */
4872 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4873 {
4874         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4875                 return 0;
4876         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4877                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4878         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4879                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4880         if (!in_interrupt()) {
4881                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4882                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4883                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4884                         return ALLOC_OOM;
4885         }
4886
4887         return 0;
4888 }
4889
4890 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4891 {
4892         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4893 }
4894
4895 /*
4896  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4897  * for the given allocation request.
4898  *
4899  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4900  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4901  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4902  *
4903  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4904  */
4905 static inline bool
4906 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4907                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4908                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4909 {
4910         struct zone *zone;
4911         struct zoneref *z;
4912         bool ret = false;
4913
4914         /*
4915          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4916          * their order will become available due to high fragmentation so
4917          * always increment the no progress counter for them
4918          */
4919         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4920                 *no_progress_loops = 0;
4921         else
4922                 (*no_progress_loops)++;
4923
4924         /*
4925          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4926          * several times in the row.
4927          */
4928         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4929                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4930                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4931         }
4932
4933         /*
4934          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4935          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4936          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4937          * screwed and have to go OOM.
4938          */
4939         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4940                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4941                 unsigned long available;
4942                 unsigned long reclaimable;
4943                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4944                 bool wmark;
4945
4946                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4947                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4948
4949                 /*
4950                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4951                  * reclaimable pages?
4952                  */
4953                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4954                                 ac->highest_zoneidx, alloc_flags, available);
4955                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4956                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4957                 if (wmark) {
4958                         ret = true;
4959                         break;
4960                 }
4961         }
4962
4963         /*
4964          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4965          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4966          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4967          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4968          * here rather than calling cond_resched().
4969          */
4970         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4971                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4972         else
4973                 cond_resched();
4974         return ret;
4975 }
4976
4977 static inline bool
4978 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4979 {
4980         /*
4981          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4982          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4983          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4984          * such a way the check therein was true, and then it became false
4985          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4986          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4987          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4988          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4989          * caller can deal with a violated nodemask.
4990          */
4991         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4992                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4993                 ac->nodemask = NULL;
4994                 return true;
4995         }
4996
4997         /*
4998          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4999          * possible to race with parallel threads in such a way that our
5000          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
5001          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
5002          * retry.
5003          */
5004         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
5005                 return true;
5006
5007         return false;
5008 }
5009
5010 static inline struct page *
5011 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
5012                                                 struct alloc_context *ac)
5013 {
5014         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
5015         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
5016         struct page *page = NULL;
5017         unsigned int alloc_flags;
5018         unsigned long did_some_progress;
5019         enum compact_priority compact_priority;
5020         enum compact_result compact_result;
5021         int compaction_retries;
5022         int no_progress_loops;
5023         unsigned int cpuset_mems_cookie;
5024         unsigned int zonelist_iter_cookie;
5025         int reserve_flags;
5026
5027         /*
5028          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
5029          * callers that are not in atomic context.
5030          */
5031         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
5032                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
5033                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
5034
5035 restart:
5036         compaction_retries = 0;
5037         no_progress_loops = 0;
5038         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
5039         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
5040         zonelist_iter_cookie = zonelist_iter_begin();
5041
5042         /*
5043          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
5044          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
5045          * alloc_flags precisely. So we do that now.
5046          */
5047         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
5048
5049         /*
5050          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
5051          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
5052          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
5053          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
5054          */
5055         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5056                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5057         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
5058                 goto nopage;
5059
5060         /*
5061          * Check for insane configurations where the cpuset doesn't contain
5062          * any suitable zone to satisfy the request - e.g. non-movable
5063          * GFP_HIGHUSER allocations from MOVABLE nodes only.
5064          */
5065         if (cpusets_insane_config() && (gfp_mask & __GFP_HARDWALL)) {
5066                 struct zoneref *z = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5067                                         ac->highest_zoneidx,
5068                                         &cpuset_current_mems_allowed);
5069                 if (!z->zone)
5070                         goto nopage;
5071         }
5072
5073         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
5074                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
5075
5076         /*
5077          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
5078          * that first
5079          */
5080         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
5081         if (page)
5082                 goto got_pg;
5083
5084         /*
5085          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
5086          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
5087          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
5088          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
5089          * same migratetype.
5090          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
5091          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
5092          */
5093         if (can_direct_reclaim &&
5094                         (costly_order ||
5095                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
5096                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
5097                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
5098                                                 alloc_flags, ac,
5099                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
5100                                                 &compact_result);
5101                 if (page)
5102                         goto got_pg;
5103
5104                 /*
5105                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
5106                  * includes some THP page fault allocations
5107                  */
5108                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
5109                         /*
5110                          * If allocating entire pageblock(s) and compaction
5111                          * failed because all zones are below low watermarks
5112                          * or is prohibited because it recently failed at this
5113                          * order, fail immediately unless the allocator has
5114                          * requested compaction and reclaim retry.
5115                          *
5116                          * Reclaim is
5117                          *  - potentially very expensive because zones are far
5118                          *    below their low watermarks or this is part of very
5119                          *    bursty high order allocations,
5120                          *  - not guaranteed to help because isolate_freepages()
5121                          *    may not iterate over freed pages as part of its
5122                          *    linear scan, and
5123                          *  - unlikely to make entire pageblocks free on its
5124                          *    own.
5125                          */
5126                         if (compact_result == COMPACT_SKIPPED ||
5127                             compact_result == COMPACT_DEFERRED)
5128                                 goto nopage;
5129
5130                         /*
5131                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
5132                          * sync compaction could be very expensive, so keep
5133                          * using async compaction.
5134                          */
5135                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
5136                 }
5137         }
5138
5139 retry:
5140         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
5141         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
5142                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
5143
5144         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
5145         if (reserve_flags)
5146                 alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, reserve_flags) |
5147                                           (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD);
5148
5149         /*
5150          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
5151          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
5152          * user oriented.
5153          */
5154         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
5155                 ac->nodemask = NULL;
5156                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5157                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5158         }
5159
5160         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
5161         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
5162         if (page)
5163                 goto got_pg;
5164
5165         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
5166         if (!can_direct_reclaim)
5167                 goto nopage;
5168
5169         /* Avoid recursion of direct reclaim */
5170         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
5171                 goto nopage;
5172
5173         /* Try direct reclaim and then allocating */
5174         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5175                                                         &did_some_progress);
5176         if (page)
5177                 goto got_pg;
5178
5179         /* Try direct compaction and then allocating */
5180         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5181                                         compact_priority, &compact_result);
5182         if (page)
5183                 goto got_pg;
5184
5185         /* Do not loop if specifically requested */
5186         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
5187                 goto nopage;
5188
5189         /*
5190          * Do not retry costly high order allocations unless they are
5191          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
5192          */
5193         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
5194                 goto nopage;
5195
5196         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
5197                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
5198                 goto retry;
5199
5200         /*
5201          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
5202          * reclaim is not able to make any progress because the current
5203          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
5204          * of free memory (see __compaction_suitable)
5205          */
5206         if (did_some_progress > 0 &&
5207                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
5208                                 compact_result, &compact_priority,
5209                                 &compaction_retries))
5210                 goto retry;
5211
5212
5213         /*
5214          * Deal with possible cpuset update races or zonelist updates to avoid
5215          * a unnecessary OOM kill.
5216          */
5217         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac) ||
5218             check_retry_zonelist(zonelist_iter_cookie))
5219                 goto restart;
5220
5221         /* Reclaim has failed us, start killing things */
5222         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
5223         if (page)
5224                 goto got_pg;
5225
5226         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
5227         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
5228             (alloc_flags & ALLOC_OOM ||
5229              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
5230                 goto nopage;
5231
5232         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
5233         if (did_some_progress) {
5234                 no_progress_loops = 0;
5235                 goto retry;
5236         }
5237
5238 nopage:
5239         /*
5240          * Deal with possible cpuset update races or zonelist updates to avoid
5241          * a unnecessary OOM kill.
5242          */
5243         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac) ||
5244             check_retry_zonelist(zonelist_iter_cookie))
5245                 goto restart;
5246
5247         /*
5248          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
5249          * we always retry
5250          */
5251         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
5252                 /*
5253                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
5254                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
5255                  */
5256                 if (WARN_ON_ONCE_GFP(!can_direct_reclaim, gfp_mask))
5257                         goto fail;
5258
5259                 /*
5260                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
5261                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
5262                  * for somebody to do a work for us
5263                  */
5264                 WARN_ON_ONCE_GFP(current->flags & PF_MEMALLOC, gfp_mask);
5265
5266                 /*
5267                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
5268                  * are not prepared for much so let's warn about these users
5269                  * so that we can identify them and convert them to something
5270                  * else.
5271                  */
5272                 WARN_ON_ONCE_GFP(costly_order, gfp_mask);
5273
5274                 /*
5275                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
5276                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
5277                  * could deplete whole memory reserves which would just make
5278                  * the situation worse
5279                  */
5280                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
5281                 if (page)
5282                         goto got_pg;
5283
5284                 cond_resched();
5285                 goto retry;
5286         }
5287 fail:
5288         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
5289                         "page allocation failure: order:%u", order);
5290 got_pg:
5291         return page;
5292 }
5293
5294 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
5295                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
5296                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_gfp,
5297                 unsigned int *alloc_flags)
5298 {
5299         ac->highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5300         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
5301         ac->nodemask = nodemask;
5302         ac->migratetype = gfp_migratetype(gfp_mask);
5303
5304         if (cpusets_enabled()) {
5305                 *alloc_gfp |= __GFP_HARDWALL;
5306                 /*
5307                  * When we are in the interrupt context, it is irrelevant
5308                  * to the current task context. It means that any node ok.
5309                  */
5310                 if (in_task() && !ac->nodemask)
5311                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5312                 else
5313                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
5314         }
5315
5316         might_alloc(gfp_mask);
5317
5318         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
5319                 return false;
5320
5321         *alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, *alloc_flags);
5322
5323         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
5324         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
5325
5326         /*
5327          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
5328          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
5329          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
5330          */
5331         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5332                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5333
5334         return true;
5335 }
5336
5337 /*
5338  * __alloc_pages_bulk - Allocate a number of order-0 pages to a list or array
5339  * @gfp: GFP flags for the allocation
5340  * @preferred_nid: The preferred NUMA node ID to allocate from
5341  * @nodemask: Set of nodes to allocate from, may be NULL
5342  * @nr_pages: The number of pages desired on the list or array
5343  * @page_list: Optional list to store the allocated pages
5344  * @page_array: Optional array to store the pages
5345  *
5346  * This is a batched version of the page allocator that attempts to
5347  * allocate nr_pages quickly. Pages are added to page_list if page_list
5348  * is not NULL, otherwise it is assumed that the page_array is valid.
5349  *
5350  * For lists, nr_pages is the number of pages that should be allocated.
5351  *
5352  * For arrays, only NULL elements are populated with pages and nr_pages
5353  * is the maximum number of pages that will be stored in the array.
5354  *
5355  * Returns the number of pages on the list or array.
5356  */
5357 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
5358                         nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
5359                         struct list_head *page_list,
5360                         struct page **page_array)
5361 {
5362         struct page *page;
5363         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
5364         struct zone *zone;
5365         struct zoneref *z;
5366         struct per_cpu_pages *pcp;
5367         struct list_head *pcp_list;
5368         struct alloc_context ac;
5369         gfp_t alloc_gfp;
5370         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5371         int nr_populated = 0, nr_account = 0;
5372
5373         /*
5374          * Skip populated array elements to determine if any pages need
5375          * to be allocated before disabling IRQs.
5376          */
5377         while (page_array && nr_populated < nr_pages && page_array[nr_populated])
5378                 nr_populated++;
5379
5380         /* No pages requested? */
5381         if (unlikely(nr_pages <= 0))
5382                 goto out;
5383
5384         /* Already populated array? */
5385         if (unlikely(page_array && nr_pages - nr_populated == 0))
5386                 goto out;
5387
5388         /* Bulk allocator does not support memcg accounting. */
5389         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT))
5390                 goto failed;
5391
5392         /* Use the single page allocator for one page. */
5393         if (nr_pages - nr_populated == 1)
5394                 goto failed;
5395
5396 #ifdef CONFIG_PAGE_OWNER
5397         /*
5398          * PAGE_OWNER may recurse into the allocator to allocate space to
5399          * save the stack with pagesets.lock held. Releasing/reacquiring
5400          * removes much of the performance benefit of bulk allocation so
5401          * force the caller to allocate one page at a time as it'll have
5402          * similar performance to added complexity to the bulk allocator.
5403          */
5404         if (static_branch_unlikely(&page_owner_inited))
5405                 goto failed;
5406 #endif
5407
5408         /* May set ALLOC_NOFRAGMENT, fragmentation will return 1 page. */
5409         gfp &= gfp_allowed_mask;
5410         alloc_gfp = gfp;
5411         if (!prepare_alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_gfp, &alloc_flags))
5412                 goto out;
5413         gfp = alloc_gfp;
5414
5415         /* Find an allowed local zone that meets the low watermark. */
5416         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac.zonelist, ac.highest_zoneidx, ac.nodemask) {
5417                 unsigned long mark;
5418
5419                 if (cpusets_enabled() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
5420                     !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp)) {
5421                         continue;
5422                 }
5423
5424                 if (nr_online_nodes > 1 && zone != ac.preferred_zoneref->zone &&
5425                     zone_to_nid(zone) != zone_to_nid(ac.preferred_zoneref->zone)) {
5426                         goto failed;
5427                 }
5428
5429                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) + nr_pages;
5430                 if (zone_watermark_fast(zone, 0,  mark,
5431                                 zonelist_zone_idx(ac.preferred_zoneref),
5432                                 alloc_flags, gfp)) {
5433                         break;
5434                 }
5435         }
5436
5437         /*
5438          * If there are no allowed local zones that meets the watermarks then
5439          * try to allocate a single page and reclaim if necessary.
5440          */
5441         if (unlikely(!zone))
5442                 goto failed;
5443
5444         /* spin_trylock may fail due to a parallel drain or IRQ reentrancy. */
5445         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
5446         pcp = pcp_spin_trylock(zone->per_cpu_pageset);
5447         if (!pcp)
5448                 goto failed_irq;
5449
5450         /* Attempt the batch allocation */
5451         pcp_list = &pcp->lists[order_to_pindex(ac.migratetype, 0)];
5452         while (nr_populated < nr_pages) {
5453
5454                 /* Skip existing pages */
5455                 if (page_array && page_array[nr_populated]) {
5456                         nr_populated++;
5457                         continue;
5458                 }
5459
5460                 page = __rmqueue_pcplist(zone, 0, ac.migratetype, alloc_flags,
5461                                                                 pcp, pcp_list);
5462                 if (unlikely(!page)) {
5463                         /* Try and allocate at least one page */
5464                         if (!nr_account) {
5465                                 pcp_spin_unlock(pcp);
5466                                 goto failed_irq;
5467                         }
5468                         break;
5469                 }
5470                 nr_account++;
5471
5472                 prep_new_page(page, 0, gfp, 0);
5473                 if (page_list)
5474                         list_add(&page->lru, page_list);
5475                 else
5476                         page_array[nr_populated] = page;
5477                 nr_populated++;
5478         }
5479
5480         pcp_spin_unlock(pcp);
5481         pcp_trylock_finish(UP_flags);
5482
5483         __count_zid_vm_events(PGALLOC, zone_idx(zone), nr_account);
5484         zone_statistics(ac.preferred_zoneref->zone, zone, nr_account);
5485
5486 out:
5487         return nr_populated;
5488
5489 failed_irq:
5490         pcp_trylock_finish(UP_flags);
5491
5492 failed:
5493         page = __alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask);
5494         if (page) {
5495                 if (page_list)
5496                         list_add(&page->lru, page_list);
5497                 else
5498                         page_array[nr_populated] = page;
5499                 nr_populated++;
5500         }
5501
5502         goto out;
5503 }
5504 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_pages_bulk);
5505
5506 /*
5507  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
5508  */
5509 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5510                                                         nodemask_t *nodemask)
5511 {
5512         struct page *page;
5513         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5514         gfp_t alloc_gfp; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
5515         struct alloc_context ac = { };
5516
5517         /*
5518          * There are several places where we assume that the order value is sane
5519          * so bail out early if the request is out of bound.
5520          */
5521         if (WARN_ON_ONCE_GFP(order >= MAX_ORDER, gfp))
5522                 return NULL;
5523
5524         gfp &= gfp_allowed_mask;
5525         /*
5526          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
5527          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
5528          * from a particular context which has been marked by
5529          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}. And PF_MEMALLOC_PIN which ensures
5530          * movable zones are not used during allocation.
5531          */
5532         gfp = current_gfp_context(gfp);
5533         alloc_gfp = gfp;
5534         if (!prepare_alloc_pages(gfp, order, preferred_nid, nodemask, &ac,
5535                         &alloc_gfp, &alloc_flags))
5536                 return NULL;
5537
5538         /*
5539          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
5540          * memory until all local zones are considered.
5541          */
5542         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp);
5543
5544         /* First allocation attempt */
5545         page = get_page_from_freelist(alloc_gfp, order, alloc_flags, &ac);
5546         if (likely(page))
5547                 goto out;
5548
5549         alloc_gfp = gfp;
5550         ac.spread_dirty_pages = false;
5551
5552         /*
5553          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
5554          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
5555          */
5556         ac.nodemask = nodemask;
5557
5558         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_gfp, order, &ac);
5559
5560 out:
5561         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT) && page &&
5562             unlikely(__memcg_kmem_charge_page(page, gfp, order) != 0)) {
5563                 __free_pages(page, order);
5564                 page = NULL;
5565         }
5566
5567         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_gfp, ac.migratetype);
5568         kmsan_alloc_page(page, order, alloc_gfp);
5569
5570         return page;
5571 }
5572 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
5573
5574 struct folio *__folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5575                 nodemask_t *nodemask)
5576 {
5577         struct page *page = __alloc_pages(gfp | __GFP_COMP, order,
5578                         preferred_nid, nodemask);
5579
5580         if (page && order > 1)
5581                 prep_transhuge_page(page);
5582         return (struct folio *)page;
5583 }
5584 EXPORT_SYMBOL(__folio_alloc);
5585
5586 /*
5587  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
5588  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
5589  * you need to access high mem.
5590  */
5591 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
5592 {
5593         struct page *page;
5594
5595         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
5596         if (!page)
5597                 return 0;
5598         return (unsigned long) page_address(page);
5599 }
5600 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
5601
5602 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
5603 {
5604         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
5605 }
5606 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
5607
5608 /**
5609  * __free_pages - Free pages allocated with alloc_pages().
5610  * @page: The page pointer returned from alloc_pages().
5611  * @order: The order of the allocation.
5612  *
5613  * This function can free multi-page allocations that are not compound
5614  * pages.  It does not check that the @order passed in matches that of
5615  * the allocation, so it is easy to leak memory.  Freeing more memory
5616  * than was allocated will probably emit a warning.
5617  *
5618  * If the last reference to this page is speculative, it will be released
5619  * by put_page() which only frees the first page of a non-compound
5620  * allocation.  To prevent the remaining pages from being leaked, we free
5621  * the subsequent pages here.  If you want to use the page's reference
5622  * count to decide when to free the allocation, you should allocate a
5623  * compound page, and use put_page() instead of __free_pages().
5624  *
5625  * Context: May be called in interrupt context or while holding a normal
5626  * spinlock, but not in NMI context or while holding a raw spinlock.
5627  */
5628 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
5629 {
5630         /* get PageHead before we drop reference */
5631         int head = PageHead(page);
5632
5633         if (put_page_testzero(page))
5634                 free_the_page(page, order);
5635         else if (!head)
5636                 while (order-- > 0)
5637                         free_the_page(page + (1 << order), order);
5638 }
5639 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
5640
5641 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
5642 {
5643         if (addr != 0) {
5644                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
5645                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
5646         }
5647 }
5648
5649 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
5650
5651 /*
5652  * Page Fragment:
5653  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
5654  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
5655  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
5656  *
5657  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
5658  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
5659  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
5660  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
5661  */
5662 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
5663                                              gfp_t gfp_mask)
5664 {
5665         struct page *page = NULL;
5666         gfp_t gfp = gfp_mask;
5667
5668 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5669         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
5670                     __GFP_NOMEMALLOC;
5671         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
5672                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
5673         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
5674 #endif
5675         if (unlikely(!page))
5676                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
5677
5678         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
5679
5680         return page;
5681 }
5682
5683 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
5684 {
5685         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
5686
5687         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
5688                 free_the_page(page, compound_order(page));
5689 }
5690 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
5691
5692 void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
5693                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
5694                       unsigned int align_mask)
5695 {
5696         unsigned int size = PAGE_SIZE;
5697         struct page *page;
5698         int offset;
5699
5700         if (unlikely(!nc->va)) {
5701 refill:
5702                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
5703                 if (!page)
5704                         return NULL;
5705
5706 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5707                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5708                 size = nc->size;
5709 #endif
5710                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
5711                  * This would break get_page_unless_zero() users.
5712                  */
5713                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
5714
5715                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5716                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
5717                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5718                 nc->offset = size;
5719         }
5720
5721         offset = nc->offset - fragsz;
5722         if (unlikely(offset < 0)) {
5723                 page = virt_to_page(nc->va);
5724
5725                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
5726                         goto refill;
5727
5728                 if (unlikely(nc->pfmemalloc)) {
5729                         free_the_page(page, compound_order(page));
5730                         goto refill;
5731                 }
5732
5733 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5734                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5735                 size = nc->size;
5736 #endif
5737                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
5738                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
5739
5740                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5741                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5742                 offset = size - fragsz;
5743                 if (unlikely(offset < 0)) {
5744                         /*
5745                          * The caller is trying to allocate a fragment
5746                          * with fragsz > PAGE_SIZE but the cache isn't big
5747                          * enough to satisfy the request, this may
5748                          * happen in low memory conditions.
5749                          * We don't release the cache page because
5750                          * it could make memory pressure worse
5751                          * so we simply return NULL here.
5752                          */
5753                         return NULL;
5754                 }
5755         }
5756
5757         nc->pagecnt_bias--;
5758         offset &= align_mask;
5759         nc->offset = offset;
5760
5761         return nc->va + offset;
5762 }
5763 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc_align);
5764
5765 /*
5766  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
5767  */
5768 void page_frag_free(void *addr)
5769 {
5770         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
5771
5772         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
5773                 free_the_page(page, compound_order(page));
5774 }
5775 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
5776
5777 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
5778                 size_t size)
5779 {
5780         if (addr) {
5781                 unsigned long nr = DIV_ROUND_UP(size, PAGE_SIZE);
5782                 struct page *page = virt_to_page((void *)addr);
5783                 struct page *last = page + nr;
5784
5785                 split_page_owner(page, 1 << order);
5786                 split_page_memcg(page, 1 << order);
5787                 while (page < --last)
5788                         set_page_refcounted(last);
5789
5790                 last = page + (1UL << order);
5791                 for (page += nr; page < last; page++)
5792                         __free_pages_ok(page, 0, FPI_TO_TAIL);
5793         }
5794         return (void *)addr;
5795 }
5796
5797 /**
5798  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
5799  * @size: the number of bytes to allocate
5800  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5801  *
5802  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
5803  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
5804  * allocate memory in power-of-two pages.
5805  *
5806  * This function is also limited by MAX_ORDER.
5807  *
5808  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
5809  *
5810  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5811  */
5812 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
5813 {
5814         unsigned int order = get_order(size);
5815         unsigned long addr;
5816
5817         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5818                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5819
5820         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
5821         return make_alloc_exact(addr, order, size);
5822 }
5823 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
5824
5825 /**
5826  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
5827  *                         pages on a node.
5828  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
5829  * @size: the number of bytes to allocate
5830  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5831  *
5832  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
5833  * back.
5834  *
5835  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5836  */
5837 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
5838 {
5839         unsigned int order = get_order(size);
5840         struct page *p;
5841
5842         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5843                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5844
5845         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
5846         if (!p)
5847                 return NULL;
5848         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
5849 }
5850
5851 /**
5852  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
5853  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
5854  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
5855  *
5856  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
5857  */
5858 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
5859 {
5860         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
5861         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
5862
5863         while (addr < end) {
5864                 free_page(addr);
5865                 addr += PAGE_SIZE;
5866         }
5867 }
5868 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
5869
5870 /**
5871  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
5872  * @offset: The zone index of the highest zone
5873  *
5874  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
5875  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
5876  * zone, the number of pages is calculated as:
5877  *
5878  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
5879  *
5880  * Return: number of pages beyond high watermark.
5881  */
5882 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
5883 {
5884         struct zoneref *z;
5885         struct zone *zone;
5886
5887         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
5888         unsigned long sum = 0;
5889
5890         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
5891
5892         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
5893                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
5894                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
5895                 if (size > high)
5896                         sum += size - high;
5897         }
5898
5899         return sum;
5900 }
5901
5902 /**
5903  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
5904  *
5905  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
5906  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
5907  *
5908  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
5909  * ZONE_NORMAL.
5910  */
5911 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
5912 {
5913         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
5914 }
5915 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
5916
5917 static inline void show_node(struct zone *zone)
5918 {
5919         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5920                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5921 }
5922
5923 long si_mem_available(void)
5924 {
5925         long available;
5926         unsigned long pagecache;
5927         unsigned long wmark_low = 0;
5928         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5929         unsigned long reclaimable;
5930         struct zone *zone;
5931         int lru;
5932
5933         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5934                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5935
5936         for_each_zone(zone)
5937                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5938
5939         /*
5940          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5941          * without causing swapping or OOM.
5942          */
5943         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5944
5945         /*
5946          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5947          * start swapping or thrashing. Assume at least half of the page
5948          * cache, or the low watermark worth of cache, needs to stay.
5949          */
5950         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5951         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5952         available += pagecache;
5953
5954         /*
5955          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5956          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5957          * low watermark.
5958          */
5959         reclaimable = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
5960                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5961         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5962
5963         if (available < 0)
5964                 available = 0;
5965         return available;
5966 }
5967 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5968
5969 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5970 {
5971         val->totalram = totalram_pages();
5972         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5973         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5974         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5975         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5976         val->freehigh = nr_free_highpages();
5977         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5978 }
5979
5980 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5981
5982 #ifdef CONFIG_NUMA
5983 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5984 {
5985         int zone_type;          /* needs to be signed */
5986         unsigned long managed_pages = 0;
5987         unsigned long managed_highpages = 0;
5988         unsigned long free_highpages = 0;
5989         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5990
5991         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5992                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5993         val->totalram = managed_pages;
5994         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5995         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5996 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5997         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5998                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5999
6000                 if (is_highmem(zone)) {
6001                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
6002                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
6003                 }
6004         }
6005         val->totalhigh = managed_highpages;
6006         val->freehigh = free_highpages;
6007 #else
6008         val->totalhigh = managed_highpages;
6009         val->freehigh = free_highpages;
6010 #endif
6011         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
6012 }
6013 #endif
6014
6015 /*
6016  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
6017  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
6018  */
6019 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
6020 {
6021         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
6022                 return false;
6023
6024         /*
6025          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
6026          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
6027          * have to be precise here.
6028          */
6029         if (!nodemask)
6030                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
6031
6032         return !node_isset(nid, *nodemask);
6033 }
6034
6035 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
6036
6037 static void show_migration_types(unsigned char type)
6038 {
6039         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
6040                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
6041                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
6042                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
6043                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
6044 #ifdef CONFIG_CMA
6045                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
6046 #endif
6047 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
6048                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
6049 #endif
6050         };
6051         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
6052         char *p = tmp;
6053         int i;
6054
6055         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
6056                 if (type & (1 << i))
6057                         *p++ = types[i];
6058         }
6059
6060         *p = '\0';
6061         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
6062 }
6063
6064 static bool node_has_managed_zones(pg_data_t *pgdat, int max_zone_idx)
6065 {
6066         int zone_idx;
6067         for (zone_idx = 0; zone_idx <= max_zone_idx; zone_idx++)
6068                 if (zone_managed_pages(pgdat->node_zones + zone_idx))
6069                         return true;
6070         return false;
6071 }
6072
6073 /*
6074  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
6075  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
6076  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
6077  *
6078  * Bits in @filter:
6079  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
6080  *   cpuset.
6081  */
6082 void __show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask, int max_zone_idx)
6083 {
6084         unsigned long free_pcp = 0;
6085         int cpu, nid;
6086         struct zone *zone;
6087         pg_data_t *pgdat;
6088
6089         for_each_populated_zone(zone) {
6090                 if (zone_idx(zone) > max_zone_idx)
6091                         continue;
6092                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6093                         continue;
6094
6095                 for_each_online_cpu(cpu)
6096                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
6097         }
6098
6099         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
6100                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
6101                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu\n"
6102                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
6103                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu\n"
6104                 " sec_pagetables:%lu bounce:%lu\n"
6105                 " kernel_misc_reclaimable:%lu\n"
6106                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
6107                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
6108                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
6109                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
6110                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
6111                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
6112                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
6113                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
6114                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
6115                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
6116                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B),
6117                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B),
6118                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
6119                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
6120                 global_node_page_state(NR_PAGETABLE),
6121                 global_node_page_state(NR_SECONDARY_PAGETABLE),
6122                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
6123                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE),
6124                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
6125                 free_pcp,
6126                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
6127
6128         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6129                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
6130                         continue;
6131                 if (!node_has_managed_zones(pgdat, max_zone_idx))
6132                         continue;
6133
6134                 printk("Node %d"
6135                         " active_anon:%lukB"
6136                         " inactive_anon:%lukB"
6137                         " active_file:%lukB"
6138                         " inactive_file:%lukB"
6139                         " unevictable:%lukB"
6140                         " isolated(anon):%lukB"
6141                         " isolated(file):%lukB"
6142                         " mapped:%lukB"
6143                         " dirty:%lukB"
6144                         " writeback:%lukB"
6145                         " shmem:%lukB"
6146 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6147                         " shmem_thp: %lukB"
6148                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
6149                         " anon_thp: %lukB"
6150 #endif
6151                         " writeback_tmp:%lukB"
6152                         " kernel_stack:%lukB"
6153 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
6154                         " shadow_call_stack:%lukB"
6155 #endif
6156                         " pagetables:%lukB"
6157                         " sec_pagetables:%lukB"
6158                         " all_unreclaimable? %s"
6159                         "\n",
6160                         pgdat->node_id,
6161                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
6162                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
6163                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
6164                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
6165                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
6166                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
6167                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
6168                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
6169                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
6170                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
6171                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
6172 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6173                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS)),
6174                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)),
6175                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS)),
6176 #endif
6177                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
6178                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_STACK_KB),
6179 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
6180                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_SCS_KB),
6181 #endif
6182                         K(node_page_state(pgdat, NR_PAGETABLE)),
6183                         K(node_page_state(pgdat, NR_SECONDARY_PAGETABLE)),
6184                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
6185                                 "yes" : "no");
6186         }
6187
6188         for_each_populated_zone(zone) {
6189                 int i;
6190
6191                 if (zone_idx(zone) > max_zone_idx)
6192                         continue;
6193                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6194                         continue;
6195
6196                 free_pcp = 0;
6197                 for_each_online_cpu(cpu)
6198                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
6199
6200                 show_node(zone);
6201                 printk(KERN_CONT
6202                         "%s"
6203                         " free:%lukB"
6204                         " boost:%lukB"
6205                         " min:%lukB"
6206                         " low:%lukB"
6207                         " high:%lukB"
6208                         " reserved_highatomic:%luKB"
6209                         " active_anon:%lukB"
6210                         " inactive_anon:%lukB"
6211                         " active_file:%lukB"
6212                         " inactive_file:%lukB"
6213                         " unevictable:%lukB"
6214                         " writepending:%lukB"
6215                         " present:%lukB"
6216                         " managed:%lukB"
6217                         " mlocked:%lukB"
6218                         " bounce:%lukB"
6219                         " free_pcp:%lukB"
6220                         " local_pcp:%ukB"
6221                         " free_cma:%lukB"
6222                         "\n",
6223                         zone->name,
6224                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
6225                         K(zone->watermark_boost),
6226                         K(min_wmark_pages(zone)),
6227                         K(low_wmark_pages(zone)),
6228                         K(high_wmark_pages(zone)),
6229                         K(zone->nr_reserved_highatomic),
6230                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
6231                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
6232                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
6233                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
6234                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
6235                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
6236                         K(zone->present_pages),
6237                         K(zone_managed_pages(zone)),
6238                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
6239                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
6240                         K(free_pcp),
6241                         K(this_cpu_read(zone->per_cpu_pageset->count)),
6242                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
6243                 printk("lowmem_reserve[]:");
6244                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
6245                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
6246                 printk(KERN_CONT "\n");
6247         }
6248
6249         for_each_populated_zone(zone) {
6250                 unsigned int order;
6251                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
6252                 unsigned char types[MAX_ORDER];
6253
6254                 if (zone_idx(zone) > max_zone_idx)
6255                         continue;
6256                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6257                         continue;
6258                 show_node(zone);
6259                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
6260
6261                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6262                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6263                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
6264                         int type;
6265
6266                         nr[order] = area->nr_free;
6267                         total += nr[order] << order;
6268
6269                         types[order] = 0;
6270                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
6271                                 if (!free_area_empty(area, type))
6272                                         types[order] |= 1 << type;
6273                         }
6274                 }
6275                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6276                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6277                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
6278                                nr[order], K(1UL) << order);
6279                         if (nr[order])
6280                                 show_migration_types(types[order]);
6281                 }
6282                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
6283         }
6284
6285         for_each_online_node(nid) {
6286                 if (show_mem_node_skip(filter, nid, nodemask))
6287                         continue;
6288                 hugetlb_show_meminfo_node(nid);
6289         }
6290
6291         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
6292
6293         show_swap_cache_info();
6294 }
6295
6296 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
6297 {
6298         zoneref->zone = zone;
6299         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
6300 }
6301
6302 /*
6303  * Builds allocation fallback zone lists.
6304  *
6305  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
6306  */
6307 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
6308 {
6309         struct zone *zone;
6310         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
6311         int nr_zones = 0;
6312
6313         do {
6314                 zone_type--;
6315                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
6316                 if (populated_zone(zone)) {
6317                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
6318                         check_highest_zone(zone_type);
6319                 }
6320         } while (zone_type);
6321
6322         return nr_zones;
6323 }
6324
6325 #ifdef CONFIG_NUMA
6326
6327 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
6328 {
6329         /*
6330          * We used to support different zonelists modes but they turned
6331          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
6332          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
6333          * not fail it silently
6334          */
6335         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
6336                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
6337                 return -EINVAL;
6338         }
6339         return 0;
6340 }
6341
6342 char numa_zonelist_order[] = "Node";
6343
6344 /*
6345  * sysctl handler for numa_zonelist_order
6346  */
6347 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
6348                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6349 {
6350         if (write)
6351                 return __parse_numa_zonelist_order(buffer);
6352         return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
6353 }
6354
6355
6356 static int node_load[MAX_NUMNODES];
6357
6358 /**
6359  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
6360  * @node: node whose fallback list we're appending
6361  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
6362  *
6363  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
6364  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
6365  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
6366  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
6367  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
6368  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
6369  * on them otherwise.
6370  *
6371  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
6372  */
6373 int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
6374 {
6375         int n, val;
6376         int min_val = INT_MAX;
6377         int best_node = NUMA_NO_NODE;
6378
6379         /* Use the local node if we haven't already */
6380         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
6381                 node_set(node, *used_node_mask);
6382                 return node;
6383         }
6384
6385         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
6386
6387                 /* Don't want a node to appear more than once */
6388                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
6389                         continue;
6390
6391                 /* Use the distance array to find the distance */
6392                 val = node_distance(node, n);
6393
6394                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
6395                 val += (n < node);
6396
6397                 /* Give preference to headless and unused nodes */
6398                 if (!cpumask_empty(cpumask_of_node(n)))
6399                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
6400
6401                 /* Slight preference for less loaded node */
6402                 val *= MAX_NUMNODES;
6403                 val += node_load[n];
6404
6405                 if (val < min_val) {
6406                         min_val = val;
6407                         best_node = n;
6408                 }
6409         }
6410
6411         if (best_node >= 0)
6412                 node_set(best_node, *used_node_mask);
6413
6414         return best_node;
6415 }
6416
6417
6418 /*
6419  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
6420  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
6421  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
6422  */
6423 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
6424                 unsigned nr_nodes)
6425 {
6426         struct zoneref *zonerefs;
6427         int i;
6428
6429         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6430
6431         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
6432                 int nr_zones;
6433
6434                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
6435
6436                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
6437                 zonerefs += nr_zones;
6438         }
6439         zonerefs->zone = NULL;
6440         zonerefs->zone_idx = 0;
6441 }
6442
6443 /*
6444  * Build gfp_thisnode zonelists
6445  */
6446 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6447 {
6448         struct zoneref *zonerefs;
6449         int nr_zones;
6450
6451         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
6452         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6453         zonerefs += nr_zones;
6454         zonerefs->zone = NULL;
6455         zonerefs->zone_idx = 0;
6456 }
6457
6458 /*
6459  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
6460  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
6461  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
6462  * may still exist in local DMA zone.
6463  */
6464
6465 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6466 {
6467         static int node_order[MAX_NUMNODES];
6468         int node, nr_nodes = 0;
6469         nodemask_t used_mask = NODE_MASK_NONE;
6470         int local_node, prev_node;
6471
6472         /* NUMA-aware ordering of nodes */
6473         local_node = pgdat->node_id;
6474         prev_node = local_node;
6475
6476         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
6477         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
6478                 /*
6479                  * We don't want to pressure a particular node.
6480                  * So adding penalty to the first node in same
6481                  * distance group to make it round-robin.
6482                  */
6483                 if (node_distance(local_node, node) !=
6484                     node_distance(local_node, prev_node))
6485                         node_load[node] += 1;
6486
6487                 node_order[nr_nodes++] = node;
6488                 prev_node = node;
6489         }
6490
6491         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
6492         build_thisnode_zonelists(pgdat);
6493         pr_info("Fallback order for Node %d: ", local_node);
6494         for (node = 0; node < nr_nodes; node++)
6495                 pr_cont("%d ", node_order[node]);
6496         pr_cont("\n");
6497 }
6498
6499 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6500 /*
6501  * Return node id of node used for "local" allocations.
6502  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
6503  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
6504  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
6505  */
6506 int local_memory_node(int node)
6507 {
6508         struct zoneref *z;
6509
6510         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
6511                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
6512                                    NULL);
6513         return zone_to_nid(z->zone);
6514 }
6515 #endif
6516
6517 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
6518 static void setup_min_slab_ratio(void);
6519 #else   /* CONFIG_NUMA */
6520
6521 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6522 {
6523         int node, local_node;
6524         struct zoneref *zonerefs;
6525         int nr_zones;
6526
6527         local_node = pgdat->node_id;
6528
6529         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6530         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6531         zonerefs += nr_zones;
6532
6533         /*
6534          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
6535          * of all the other nodes.
6536          * We don't want to pressure a particular node, so when
6537          * building the zones for node N, we make sure that the
6538          * zones coming right after the local ones are those from
6539          * node N+1 (modulo N)
6540          */
6541         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
6542                 if (!node_online(node))
6543                         continue;
6544                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6545                 zonerefs += nr_zones;
6546         }
6547         for (node = 0; node < local_node; node++) {
6548                 if (!node_online(node))
6549                         continue;
6550                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6551                 zonerefs += nr_zones;
6552         }
6553
6554         zonerefs->zone = NULL;
6555         zonerefs->zone_idx = 0;
6556 }
6557
6558 #endif  /* CONFIG_NUMA */
6559
6560 /*
6561  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
6562  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
6563  * that an item put on a list will immediately be handed over to
6564  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
6565  * with interrupts disabled.
6566  *
6567  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
6568  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
6569  * hotplugged processors.
6570  *
6571  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
6572  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
6573  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
6574  */
6575 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats);
6576 /* These effectively disable the pcplists in the boot pageset completely */
6577 #define BOOT_PAGESET_HIGH       0
6578 #define BOOT_PAGESET_BATCH      1
6579 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pages, boot_pageset);
6580 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_zonestat, boot_zonestats);
6581 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
6582
6583 static void __build_all_zonelists(void *data)
6584 {
6585         int nid;
6586         int __maybe_unused cpu;
6587         pg_data_t *self = data;
6588         unsigned long flags;
6589
6590         /*
6591          * Explicitly disable this CPU's interrupts before taking seqlock
6592          * to prevent any IRQ handler from calling into the page allocator
6593          * (e.g. GFP_ATOMIC) that could hit zonelist_iter_begin and livelock.
6594          */
6595         local_irq_save(flags);
6596         /*
6597          * Explicitly disable this CPU's synchronous printk() before taking
6598          * seqlock to prevent any printk() from trying to hold port->lock, for
6599          * tty_insert_flip_string_and_push_buffer() on other CPU might be
6600          * calling kmalloc(GFP_ATOMIC | __GFP_NOWARN) with port->lock held.
6601          */
6602         printk_deferred_enter();
6603         write_seqlock(&zonelist_update_seq);
6604
6605 #ifdef CONFIG_NUMA
6606         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
6607 #endif
6608
6609         /*
6610          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
6611          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
6612          */
6613         if (self && !node_online(self->node_id)) {
6614                 build_zonelists(self);
6615         } else {
6616                 /*
6617                  * All possible nodes have pgdat preallocated
6618                  * in free_area_init
6619                  */
6620                 for_each_node(nid) {
6621                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6622
6623                         build_zonelists(pgdat);
6624                 }
6625
6626 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6627                 /*
6628                  * We now know the "local memory node" for each node--
6629                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
6630                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
6631                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
6632                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
6633                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
6634                  */
6635                 for_each_online_cpu(cpu)
6636                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
6637 #endif
6638         }
6639
6640         write_sequnlock(&zonelist_update_seq);
6641         printk_deferred_exit();
6642         local_irq_restore(flags);
6643 }
6644
6645 static noinline void __init
6646 build_all_zonelists_init(void)
6647 {
6648         int cpu;
6649
6650         __build_all_zonelists(NULL);
6651
6652         /*
6653          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
6654          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
6655          * each zone will be allocated later when the per cpu
6656          * allocator is available.
6657          *
6658          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
6659          * cpus if the system is already booted because the pagesets
6660          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
6661          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
6662          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
6663          * (a chicken-egg dilemma).
6664          */
6665         for_each_possible_cpu(cpu)
6666                 per_cpu_pages_init(&per_cpu(boot_pageset, cpu), &per_cpu(boot_zonestats, cpu));
6667
6668         mminit_verify_zonelist();
6669         cpuset_init_current_mems_allowed();
6670 }
6671
6672 /*
6673  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
6674  *
6675  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
6676  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
6677  */
6678 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6679 {
6680         unsigned long vm_total_pages;
6681
6682         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
6683                 build_all_zonelists_init();
6684         } else {
6685                 __build_all_zonelists(pgdat);
6686                 /* cpuset refresh routine should be here */
6687         }
6688         /* Get the number of free pages beyond high watermark in all zones. */
6689         vm_total_pages = nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
6690         /*
6691          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
6692          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
6693          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
6694          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
6695          * disabled and enable it later
6696          */
6697         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
6698                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
6699         else
6700                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
6701
6702         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
6703                 nr_online_nodes,
6704                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
6705                 vm_total_pages);
6706 #ifdef CONFIG_NUMA
6707         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
6708 #endif
6709 }
6710
6711 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
6712 static bool __meminit
6713 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
6714 {
6715         static struct memblock_region *r;
6716
6717         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
6718                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
6719                         for_each_mem_region(r) {
6720                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
6721                                         break;
6722                         }
6723                 }
6724                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
6725                     memblock_is_mirror(r)) {
6726                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
6727                         return true;
6728                 }
6729         }
6730         return false;
6731 }
6732
6733 /*
6734  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
6735  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
6736  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
6737  *
6738  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
6739  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
6740  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
6741  */
6742 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
6743                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
6744                 enum meminit_context context,
6745                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
6746 {
6747         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
6748         struct page *page;
6749
6750         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
6751                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
6752
6753 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6754         /*
6755          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
6756          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
6757          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
6758          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
6759          * the hotplug lock.
6760          */
6761         if (zone == ZONE_DEVICE) {
6762                 if (!altmap)
6763                         return;
6764
6765                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
6766                         start_pfn += altmap->reserve;
6767                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6768         }
6769 #endif
6770
6771         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
6772                 /*
6773                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
6774                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
6775                  */
6776                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
6777                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
6778                                 continue;
6779                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn))
6780                                 break;
6781                 }
6782
6783                 page = pfn_to_page(pfn);
6784                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
6785                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
6786                         __SetPageReserved(page);
6787
6788                 /*
6789                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
6790                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
6791                  * over the place during system boot.
6792                  */
6793                 if (pageblock_aligned(pfn)) {
6794                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
6795                         cond_resched();
6796                 }
6797                 pfn++;
6798         }
6799 }
6800
6801 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6802 static void __ref __init_zone_device_page(struct page *page, unsigned long pfn,
6803                                           unsigned long zone_idx, int nid,
6804                                           struct dev_pagemap *pgmap)
6805 {
6806
6807         __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
6808
6809         /*
6810          * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
6811          * phase for it to be fully associated with a zone.
6812          *
6813          * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
6814          * the flag as we are still initializing the pages.
6815          */
6816         __SetPageReserved(page);
6817
6818         /*
6819          * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
6820          * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
6821          * ever freed or placed on a driver-private list.
6822          */
6823         page->pgmap = pgmap;
6824         page->zone_device_data = NULL;
6825
6826         /*
6827          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
6828          * movable at startup. This will force kernel allocations
6829          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
6830          * the address space during boot when many long-lived
6831          * kernel allocations are made.
6832          *
6833          * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
6834          * because this is done early in section_activate()
6835          */
6836         if (pageblock_aligned(pfn)) {
6837                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
6838                 cond_resched();
6839         }
6840
6841         /*
6842          * ZONE_DEVICE pages are released directly to the driver page allocator
6843          * which will set the page count to 1 when allocating the page.
6844          */
6845         if (pgmap->type == MEMORY_DEVICE_PRIVATE ||
6846             pgmap->type == MEMORY_DEVICE_COHERENT)
6847                 set_page_count(page, 0);
6848 }
6849
6850 /*
6851  * With compound page geometry and when struct pages are stored in ram most
6852  * tail pages are reused. Consequently, the amount of unique struct pages to
6853  * initialize is a lot smaller that the total amount of struct pages being
6854  * mapped. This is a paired / mild layering violation with explicit knowledge
6855  * of how the sparse_vmemmap internals handle compound pages in the lack
6856  * of an altmap. See vmemmap_populate_compound_pages().
6857  */
6858 static inline unsigned long compound_nr_pages(struct vmem_altmap *altmap,
6859                                               unsigned long nr_pages)
6860 {
6861         return is_power_of_2(sizeof(struct page)) &&
6862                 !altmap ? 2 * (PAGE_SIZE / sizeof(struct page)) : nr_pages;
6863 }
6864
6865 static void __ref memmap_init_compound(struct page *head,
6866                                        unsigned long head_pfn,
6867                                        unsigned long zone_idx, int nid,
6868                                        struct dev_pagemap *pgmap,
6869                                        unsigned long nr_pages)
6870 {
6871         unsigned long pfn, end_pfn = head_pfn + nr_pages;
6872         unsigned int order = pgmap->vmemmap_shift;
6873
6874         __SetPageHead(head);
6875         for (pfn = head_pfn + 1; pfn < end_pfn; pfn++) {
6876                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6877
6878                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6879                 prep_compound_tail(head, pfn - head_pfn);
6880                 set_page_count(page, 0);
6881
6882                 /*
6883                  * The first tail page stores compound_mapcount_ptr() and
6884                  * compound_order() and the second tail page stores
6885                  * compound_pincount_ptr(). Call prep_compound_head() after
6886                  * the first and second tail pages have been initialized to
6887                  * not have the data overwritten.
6888                  */
6889                 if (pfn == head_pfn + 2)
6890                         prep_compound_head(head, order);
6891         }
6892 }
6893
6894 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
6895                                    unsigned long start_pfn,
6896                                    unsigned long nr_pages,
6897                                    struct dev_pagemap *pgmap)
6898 {
6899         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
6900         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6901         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
6902         unsigned int pfns_per_compound = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
6903         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
6904         unsigned long start = jiffies;
6905         int nid = pgdat->node_id;
6906
6907         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx != ZONE_DEVICE))
6908                 return;
6909
6910         /*
6911          * The call to memmap_init should have already taken care
6912          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
6913          * the end of that region and start processing the device pages.
6914          */
6915         if (altmap) {
6916                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6917                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
6918         }
6919
6920         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pfns_per_compound) {
6921                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6922
6923                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6924
6925                 if (pfns_per_compound == 1)
6926                         continue;
6927
6928                 memmap_init_compound(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap,
6929                                      compound_nr_pages(altmap, pfns_per_compound));
6930         }
6931
6932         pr_info("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
6933                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
6934 }
6935
6936 #endif
6937 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
6938 {
6939         unsigned int order, t;
6940         for_each_migratetype_order(order, t) {
6941                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
6942                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
6943         }
6944 }
6945
6946 /*
6947  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
6948  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
6949  * memmap_init_zone_range().
6950  *
6951  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
6952  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
6953  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
6954  *   arbitrary section size
6955  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
6956  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
6957  *   nicely with memmap sections
6958  *
6959  * Explicitly initialize those struct pages so that:
6960  * - PG_Reserved is set
6961  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
6962  *   hole is in the middle of a zone
6963  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
6964  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
6965  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
6966  *   section that will be appended to the zone/node below.
6967  */
6968 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
6969                                           unsigned long epfn,
6970                                           int zone, int node)
6971 {
6972         unsigned long pfn;
6973         u64 pgcnt = 0;
6974
6975         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6976                 if (!pfn_valid(pageblock_start_pfn(pfn))) {
6977                         pfn = pageblock_end_pfn(pfn) - 1;
6978                         continue;
6979                 }
6980                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
6981                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
6982                 pgcnt++;
6983         }
6984
6985         if (pgcnt)
6986                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges",
6987                         node, zone_names[zone], pgcnt);
6988 }
6989
6990 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
6991                                           unsigned long start_pfn,
6992                                           unsigned long end_pfn,
6993                                           unsigned long *hole_pfn)
6994 {
6995         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6996         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
6997         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
6998
6999         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7000         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7001
7002         if (start_pfn >= end_pfn)
7003                 return;
7004
7005         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
7006                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
7007
7008         if (*hole_pfn < start_pfn)
7009                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
7010
7011         *hole_pfn = end_pfn;
7012 }
7013
7014 static void __init memmap_init(void)
7015 {
7016         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7017         unsigned long hole_pfn = 0;
7018         int i, j, zone_id = 0, nid;
7019
7020         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7021                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
7022
7023                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7024                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
7025
7026                         if (!populated_zone(zone))
7027                                 continue;
7028
7029                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
7030                                                &hole_pfn);
7031                         zone_id = j;
7032                 }
7033         }
7034
7035 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
7036         /*
7037          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
7038          * section_end].
7039          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
7040          * node.
7041          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
7042          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
7043          * for FLATMEM it is a nop anyway
7044          */
7045         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
7046         if (hole_pfn < end_pfn)
7047 #endif
7048                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
7049 }
7050
7051 void __init *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
7052                           phys_addr_t min_addr, int nid, bool exact_nid)
7053 {
7054         void *ptr;
7055
7056         if (exact_nid)
7057                 ptr = memblock_alloc_exact_nid_raw(size, align, min_addr,
7058                                                    MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
7059                                                    nid);
7060         else
7061                 ptr = memblock_alloc_try_nid_raw(size, align, min_addr,
7062                                                  MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
7063                                                  nid);
7064
7065         if (ptr && size > 0)
7066                 page_init_poison(ptr, size);
7067
7068         return ptr;
7069 }
7070
7071 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
7072 {
7073 #ifdef CONFIG_MMU
7074         int batch;
7075
7076         /*
7077          * The number of pages to batch allocate is either ~0.1%
7078          * of the zone or 1MB, whichever is smaller. The batch
7079          * size is striking a balance between allocation latency
7080          * and zone lock contention.
7081          */
7082         batch = min(zone_managed_pages(zone) >> 10, SZ_1M / PAGE_SIZE);
7083         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
7084         if (batch < 1)
7085                 batch = 1;
7086
7087         /*
7088          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
7089          * of 2 value was found to be more likely to have
7090          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
7091          *
7092          * For example if 2 tasks are alternately allocating
7093          * batches of pages, one task can end up with a lot
7094          * of pages of one half of the possible page colors
7095          * and the other with pages of the other colors.
7096          */
7097         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
7098
7099         return batch;
7100
7101 #else
7102         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
7103          * conditions.
7104          *
7105          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
7106          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
7107          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
7108          *
7109          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
7110          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
7111          * can be a significant delay between the individual batches being
7112          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
7113          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
7114          */
7115         return 0;
7116 #endif
7117 }
7118
7119 static int zone_highsize(struct zone *zone, int batch, int cpu_online)
7120 {
7121 #ifdef CONFIG_MMU
7122         int high;
7123         int nr_split_cpus;
7124         unsigned long total_pages;
7125
7126         if (!percpu_pagelist_high_fraction) {
7127                 /*
7128                  * By default, the high value of the pcp is based on the zone
7129                  * low watermark so that if they are full then background
7130                  * reclaim will not be started prematurely.
7131                  */
7132                 total_pages = low_wmark_pages(zone);
7133         } else {
7134                 /*
7135                  * If percpu_pagelist_high_fraction is configured, the high
7136                  * value is based on a fraction of the managed pages in the
7137                  * zone.
7138                  */
7139                 total_pages = zone_managed_pages(zone) / percpu_pagelist_high_fraction;
7140         }
7141
7142         /*
7143          * Split the high value across all online CPUs local to the zone. Note
7144          * that early in boot that CPUs may not be online yet and that during
7145          * CPU hotplug that the cpumask is not yet updated when a CPU is being
7146          * onlined. For memory nodes that have no CPUs, split pcp->high across
7147          * all online CPUs to mitigate the risk that reclaim is triggered
7148          * prematurely due to pages stored on pcp lists.
7149          */
7150         nr_split_cpus = cpumask_weight(cpumask_of_node(zone_to_nid(zone))) + cpu_online;
7151         if (!nr_split_cpus)
7152                 nr_split_cpus = num_online_cpus();
7153         high = total_pages / nr_split_cpus;
7154
7155         /*
7156          * Ensure high is at least batch*4. The multiple is based on the
7157          * historical relationship between high and batch.
7158          */
7159         high = max(high, batch << 2);
7160
7161         return high;
7162 #else
7163         return 0;
7164 #endif
7165 }
7166
7167 /*
7168  * pcp->high and pcp->batch values are related and generally batch is lower
7169  * than high. They are also related to pcp->count such that count is lower
7170  * than high, and as soon as it reaches high, the pcplist is flushed.
7171  *
7172  * However, guaranteeing these relations at all times would require e.g. write
7173  * barriers here but also careful usage of read barriers at the read side, and
7174  * thus be prone to error and bad for performance. Thus the update only prevents
7175  * store tearing. Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they
7176  * can cope with those fields changing asynchronously, and fully trust only the
7177  * pcp->count field on the local CPU with interrupts disabled.
7178  *
7179  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
7180  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
7181  * exist).
7182  */
7183 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
7184                 unsigned long batch)
7185 {
7186         WRITE_ONCE(pcp->batch, batch);
7187         WRITE_ONCE(pcp->high, high);
7188 }
7189
7190 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats)
7191 {
7192         int pindex;
7193
7194         memset(pcp, 0, sizeof(*pcp));
7195         memset(pzstats, 0, sizeof(*pzstats));
7196
7197         spin_lock_init(&pcp->lock);
7198         for (pindex = 0; pindex < NR_PCP_LISTS; pindex++)
7199                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[pindex]);
7200
7201         /*
7202          * Set batch and high values safe for a boot pageset. A true percpu
7203          * pageset's initialization will update them subsequently. Here we don't
7204          * need to be as careful as pageset_update() as nobody can access the
7205          * pageset yet.
7206          */
7207         pcp->high = BOOT_PAGESET_HIGH;
7208         pcp->batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
7209         pcp->free_factor = 0;
7210 }
7211
7212 static void __zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, unsigned long high,
7213                 unsigned long batch)
7214 {
7215         struct per_cpu_pages *pcp;
7216         int cpu;
7217
7218         for_each_possible_cpu(cpu) {
7219                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7220                 pageset_update(pcp, high, batch);
7221         }
7222 }
7223
7224 /*
7225  * Calculate and set new high and batch values for all per-cpu pagesets of a
7226  * zone based on the zone's size.
7227  */
7228 static void zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, int cpu_online)
7229 {
7230         int new_high, new_batch;
7231
7232         new_batch = max(1, zone_batchsize(zone));
7233         new_high = zone_highsize(zone, new_batch, cpu_online);
7234
7235         if (zone->pageset_high == new_high &&
7236             zone->pageset_batch == new_batch)
7237                 return;
7238
7239         zone->pageset_high = new_high;
7240         zone->pageset_batch = new_batch;
7241
7242         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, new_high, new_batch);
7243 }
7244
7245 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
7246 {
7247         int cpu;
7248
7249         /* Size may be 0 on !SMP && !NUMA */
7250         if (sizeof(struct per_cpu_zonestat) > 0)
7251                 zone->per_cpu_zonestats = alloc_percpu(struct per_cpu_zonestat);
7252
7253         zone->per_cpu_pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pages);
7254         for_each_possible_cpu(cpu) {
7255                 struct per_cpu_pages *pcp;
7256                 struct per_cpu_zonestat *pzstats;
7257
7258                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7259                 pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
7260                 per_cpu_pages_init(pcp, pzstats);
7261         }
7262
7263         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
7264 }
7265
7266 /*
7267  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7268  * page high values need to be recalculated.
7269  */
7270 static void zone_pcp_update(struct zone *zone, int cpu_online)
7271 {
7272         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7273         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, cpu_online);
7274         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7275 }
7276
7277 /*
7278  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
7279  * Before this call only boot pagesets were available.
7280  */
7281 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
7282 {
7283         struct pglist_data *pgdat;
7284         struct zone *zone;
7285         int __maybe_unused cpu;
7286
7287         for_each_populated_zone(zone)
7288                 setup_zone_pageset(zone);
7289
7290 #ifdef CONFIG_NUMA
7291         /*
7292          * Unpopulated zones continue using the boot pagesets.
7293          * The numa stats for these pagesets need to be reset.
7294          * Otherwise, they will end up skewing the stats of
7295          * the nodes these zones are associated with.
7296          */
7297         for_each_possible_cpu(cpu) {
7298                 struct per_cpu_zonestat *pzstats = &per_cpu(boot_zonestats, cpu);
7299                 memset(pzstats->vm_numa_event, 0,
7300                        sizeof(pzstats->vm_numa_event));
7301         }
7302 #endif
7303
7304         for_each_online_pgdat(pgdat)
7305                 pgdat->per_cpu_nodestats =
7306                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7307 }
7308
7309 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
7310 {
7311         /*
7312          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
7313          * relies on the ability of the linker to provide the
7314          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
7315          */
7316         zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
7317         zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
7318         zone->pageset_high = BOOT_PAGESET_HIGH;
7319         zone->pageset_batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
7320
7321         if (populated_zone(zone))
7322                 pr_debug("  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n", zone->name,
7323                          zone->present_pages, zone_batchsize(zone));
7324 }
7325
7326 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
7327                                         unsigned long zone_start_pfn,
7328                                         unsigned long size)
7329 {
7330         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
7331         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
7332
7333         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
7334                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
7335
7336         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7337
7338         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
7339                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
7340                         pgdat->node_id,
7341                         (unsigned long)zone_idx(zone),
7342                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
7343
7344         zone_init_free_lists(zone);
7345         zone->initialized = 1;
7346 }
7347
7348 /**
7349  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
7350  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
7351  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
7352  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
7353  *
7354  * It returns the start and end page frame of a node based on information
7355  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
7356  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
7357  * PFNs will be 0.
7358  */
7359 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
7360                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
7361 {
7362         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
7363         int i;
7364
7365         *start_pfn = -1UL;
7366         *end_pfn = 0;
7367
7368         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
7369                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
7370                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
7371         }
7372
7373         if (*start_pfn == -1UL)
7374                 *start_pfn = 0;
7375 }
7376
7377 /*
7378  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
7379  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
7380  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
7381  */
7382 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
7383 {
7384         int zone_index;
7385         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
7386                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
7387                         continue;
7388
7389                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
7390                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
7391                         break;
7392         }
7393
7394         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
7395         movable_zone = zone_index;
7396 }
7397
7398 /*
7399  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
7400  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
7401  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
7402  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
7403  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
7404  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
7405  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
7406  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
7407  */
7408 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
7409                                         unsigned long zone_type,
7410                                         unsigned long node_start_pfn,
7411                                         unsigned long node_end_pfn,
7412                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7413                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7414 {
7415         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
7416         if (zone_movable_pfn[nid]) {
7417                 /* Size ZONE_MOVABLE */
7418                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
7419                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7420                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
7421                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
7422
7423                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
7424                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
7425                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
7426                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
7427                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7428
7429                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
7430                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
7431                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
7432         }
7433 }
7434
7435 /*
7436  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
7437  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
7438  */
7439 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
7440                                         unsigned long zone_type,
7441                                         unsigned long node_start_pfn,
7442                                         unsigned long node_end_pfn,
7443                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7444                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7445 {
7446         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7447         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7448         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7449         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7450                 return 0;
7451
7452         /* Get the start and end of the zone */
7453         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7454         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7455         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7456                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
7457                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7458
7459         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
7460         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
7461                 return 0;
7462
7463         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
7464         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
7465         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
7466
7467         /* Return the spanned pages */
7468         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
7469 }
7470
7471 /*
7472  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
7473  * then all holes in the requested range will be accounted for.
7474  */
7475 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
7476                                 unsigned long range_start_pfn,
7477                                 unsigned long range_end_pfn)
7478 {
7479         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
7480         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7481         int i;
7482
7483         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7484                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7485                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7486                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
7487         }
7488         return nr_absent;
7489 }
7490
7491 /**
7492  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
7493  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
7494  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
7495  *
7496  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
7497  */
7498 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
7499                                                         unsigned long end_pfn)
7500 {
7501         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
7502 }
7503
7504 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
7505 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
7506                                         unsigned long zone_type,
7507                                         unsigned long node_start_pfn,
7508                                         unsigned long node_end_pfn)
7509 {
7510         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7511         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7512         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7513         unsigned long nr_absent;
7514
7515         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7516         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7517                 return 0;
7518
7519         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7520         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7521
7522         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7523                         node_start_pfn, node_end_pfn,
7524                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
7525         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7526
7527         /*
7528          * ZONE_MOVABLE handling.
7529          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
7530          * and vice versa.
7531          */
7532         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
7533                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7534                 struct memblock_region *r;
7535
7536                 for_each_mem_region(r) {
7537                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
7538                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7539                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
7540                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7541
7542                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
7543                             memblock_is_mirror(r))
7544                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7545
7546                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
7547                             !memblock_is_mirror(r))
7548                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7549                 }
7550         }
7551
7552         return nr_absent;
7553 }
7554
7555 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
7556                                                 unsigned long node_start_pfn,
7557                                                 unsigned long node_end_pfn)
7558 {
7559         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
7560         enum zone_type i;
7561
7562         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7563                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7564                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7565                 unsigned long spanned, absent;
7566                 unsigned long size, real_size;
7567
7568                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7569                                                      node_start_pfn,
7570                                                      node_end_pfn,
7571                                                      &zone_start_pfn,
7572                                                      &zone_end_pfn);
7573                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7574                                                    node_start_pfn,
7575                                                    node_end_pfn);
7576
7577                 size = spanned;
7578                 real_size = size - absent;
7579
7580                 if (size)
7581                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7582                 else
7583                         zone->zone_start_pfn = 0;
7584                 zone->spanned_pages = size;
7585                 zone->present_pages = real_size;
7586 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
7587                 zone->present_early_pages = real_size;
7588 #endif
7589
7590                 totalpages += size;
7591                 realtotalpages += real_size;
7592         }
7593
7594         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
7595         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
7596         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
7597 }
7598
7599 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
7600 /*
7601  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
7602  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
7603  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
7604  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
7605  * bytes.
7606  */
7607 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
7608 {
7609         unsigned long usemapsize;
7610
7611         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
7612         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
7613         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
7614         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
7615         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
7616
7617         return usemapsize / 8;
7618 }
7619
7620 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
7621 {
7622         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
7623                                                zone->spanned_pages);
7624         zone->pageblock_flags = NULL;
7625         if (usemapsize) {
7626                 zone->pageblock_flags =
7627                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
7628                                             zone_to_nid(zone));
7629                 if (!zone->pageblock_flags)
7630                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
7631                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
7632         }
7633 }
7634 #else
7635 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
7636 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
7637
7638 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
7639
7640 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
7641 void __init set_pageblock_order(void)
7642 {
7643         unsigned int order = MAX_ORDER - 1;
7644
7645         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
7646         if (pageblock_order)
7647                 return;
7648
7649         /* Don't let pageblocks exceed the maximum allocation granularity. */
7650         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT && HUGETLB_PAGE_ORDER < order)
7651                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
7652
7653         /*
7654          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
7655          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
7656          * powerpc.
7657          */
7658         pageblock_order = order;
7659 }
7660 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7661
7662 /*
7663  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
7664  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
7665  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
7666  * the kernel config
7667  */
7668 void __init set_pageblock_order(void)
7669 {
7670 }
7671
7672 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7673
7674 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
7675                                                 unsigned long present_pages)
7676 {
7677         unsigned long pages = spanned_pages;
7678
7679         /*
7680          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
7681          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
7682          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
7683          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
7684          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
7685          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
7686          */
7687         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
7688             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
7689                 pages = present_pages;
7690
7691         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
7692 }
7693
7694 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
7695 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
7696 {
7697         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
7698
7699         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
7700         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
7701         ds_queue->split_queue_len = 0;
7702 }
7703 #else
7704 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
7705 #endif
7706
7707 #ifdef CONFIG_COMPACTION
7708 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
7709 {
7710         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
7711 }
7712 #else
7713 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
7714 #endif
7715
7716 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
7717 {
7718         int i;
7719
7720         pgdat_resize_init(pgdat);
7721         pgdat_kswapd_lock_init(pgdat);
7722
7723         pgdat_init_split_queue(pgdat);
7724         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
7725
7726         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
7727         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7728
7729         for (i = 0; i < NR_VMSCAN_THROTTLE; i++)
7730                 init_waitqueue_head(&pgdat->reclaim_wait[i]);
7731
7732         pgdat_page_ext_init(pgdat);
7733         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
7734 }
7735
7736 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
7737                                                         unsigned long remaining_pages)
7738 {
7739         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
7740         zone_set_nid(zone, nid);
7741         zone->name = zone_names[idx];
7742         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
7743         spin_lock_init(&zone->lock);
7744         zone_seqlock_init(zone);
7745         zone_pcp_init(zone);
7746 }
7747
7748 /*
7749  * Set up the zone data structures
7750  * - init pgdat internals
7751  * - init all zones belonging to this node
7752  *
7753  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
7754  */
7755 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7756 void __ref free_area_init_core_hotplug(struct pglist_data *pgdat)
7757 {
7758         int nid = pgdat->node_id;
7759         enum zone_type z;
7760         int cpu;
7761
7762         pgdat_init_internals(pgdat);
7763
7764         if (pgdat->per_cpu_nodestats == &boot_nodestats)
7765                 pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7766
7767         /*
7768          * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
7769          * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
7770          * when it starts in the near future.
7771          */
7772         pgdat->nr_zones = 0;
7773         pgdat->kswapd_order = 0;
7774         pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
7775         pgdat->node_start_pfn = 0;
7776         for_each_online_cpu(cpu) {
7777                 struct per_cpu_nodestat *p;
7778
7779                 p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
7780                 memset(p, 0, sizeof(*p));
7781         }
7782
7783         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
7784                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
7785 }
7786 #endif
7787
7788 /*
7789  * Set up the zone data structures:
7790  *   - mark all pages reserved
7791  *   - mark all memory queues empty
7792  *   - clear the memory bitmaps
7793  *
7794  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
7795  * NOTE: this function is only called during early init.
7796  */
7797 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
7798 {
7799         enum zone_type j;
7800         int nid = pgdat->node_id;
7801
7802         pgdat_init_internals(pgdat);
7803         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
7804
7805         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7806                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7807                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
7808
7809                 size = zone->spanned_pages;
7810                 freesize = zone->present_pages;
7811
7812                 /*
7813                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
7814                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
7815                  * and per-cpu initialisations
7816                  */
7817                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
7818                 if (!is_highmem_idx(j)) {
7819                         if (freesize >= memmap_pages) {
7820                                 freesize -= memmap_pages;
7821                                 if (memmap_pages)
7822                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
7823                                                  zone_names[j], memmap_pages);
7824                         } else
7825                                 pr_warn("  %s zone: %lu memmap pages exceeds freesize %lu\n",
7826                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
7827                 }
7828
7829                 /* Account for reserved pages */
7830                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
7831                         freesize -= dma_reserve;
7832                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
7833                 }
7834
7835                 if (!is_highmem_idx(j))
7836                         nr_kernel_pages += freesize;
7837                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
7838                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
7839                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
7840                 nr_all_pages += freesize;
7841
7842                 /*
7843                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
7844                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
7845                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
7846                  */
7847                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
7848
7849                 if (!size)
7850                         continue;
7851
7852                 set_pageblock_order();
7853                 setup_usemap(zone);
7854                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
7855         }
7856 }
7857
7858 #ifdef CONFIG_FLATMEM
7859 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
7860 {
7861         unsigned long __maybe_unused start = 0;
7862         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
7863
7864         /* Skip empty nodes */
7865         if (!pgdat->node_spanned_pages)
7866                 return;
7867
7868         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
7869         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
7870         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
7871         if (!pgdat->node_mem_map) {
7872                 unsigned long size, end;
7873                 struct page *map;
7874
7875                 /*
7876                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
7877                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
7878                  * for the buddy allocator to function correctly.
7879                  */
7880                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
7881                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7882                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
7883                 map = memmap_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES, MEMBLOCK_LOW_LIMIT,
7884                                    pgdat->node_id, false);
7885                 if (!map)
7886                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
7887                               size, pgdat->node_id);
7888                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
7889         }
7890         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
7891                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
7892                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
7893 #ifndef CONFIG_NUMA
7894         /*
7895          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
7896          */
7897         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
7898                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
7899                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
7900                         mem_map -= offset;
7901         }
7902 #endif
7903 }
7904 #else
7905 static inline void alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
7906 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
7907
7908 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
7909 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
7910 {
7911         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
7912 }
7913 #else
7914 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
7915 #endif
7916
7917 static void __init free_area_init_node(int nid)
7918 {
7919         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7920         unsigned long start_pfn = 0;
7921         unsigned long end_pfn = 0;
7922
7923         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
7924         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7925
7926         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
7927
7928         pgdat->node_id = nid;
7929         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
7930         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
7931
7932         if (start_pfn != end_pfn) {
7933                 pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7934                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7935                         end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
7936         } else {
7937                 pr_info("Initmem setup node %d as memoryless\n", nid);
7938         }
7939
7940         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
7941
7942         alloc_node_mem_map(pgdat);
7943         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
7944
7945         free_area_init_core(pgdat);
7946 }
7947
7948 static void __init free_area_init_memoryless_node(int nid)
7949 {
7950         free_area_init_node(nid);
7951 }
7952
7953 #if MAX_NUMNODES > 1
7954 /*
7955  * Figure out the number of possible node ids.
7956  */
7957 void __init setup_nr_node_ids(void)
7958 {
7959         unsigned int highest;
7960
7961         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
7962         nr_node_ids = highest + 1;
7963 }
7964 #endif
7965
7966 /**
7967  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
7968  *
7969  * This function should be called after node map is populated and sorted.
7970  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
7971  * all the nodes.
7972  *
7973  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
7974  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
7975  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
7976  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
7977  *
7978  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
7979  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
7980  * populated node map.
7981  *
7982  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
7983  * requirement (single node).
7984  */
7985 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
7986 {
7987         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
7988         unsigned long start, end, mask;
7989         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
7990         int i, nid;
7991
7992         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
7993                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
7994                         last_nid = nid;
7995                         last_end = end;
7996                         continue;
7997                 }
7998
7999                 /*
8000                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
8001                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
8002                  * too coarse to separate the current node from the last.
8003                  */
8004                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
8005                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
8006                         mask <<= 1;
8007
8008                 /* accumulate all internode masks */
8009                 accl_mask |= mask;
8010         }
8011
8012         /* convert mask to number of pages */
8013         return ~accl_mask + 1;
8014 }
8015
8016 /*
8017  * early_calculate_totalpages()
8018  * Sum pages in active regions for movable zone.
8019  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
8020  */
8021 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
8022 {
8023         unsigned long totalpages = 0;
8024         unsigned long start_pfn, end_pfn;
8025         int i, nid;
8026
8027         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
8028                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
8029
8030                 totalpages += pages;
8031                 if (pages)
8032                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
8033         }
8034         return totalpages;
8035 }
8036
8037 /*
8038  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
8039  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
8040  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
8041  * others
8042  */
8043 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
8044 {
8045         int i, nid;
8046         unsigned long usable_startpfn;
8047         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
8048         /* save the state before borrow the nodemask */
8049         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
8050         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
8051         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
8052         struct memblock_region *r;
8053
8054         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
8055         find_usable_zone_for_movable();
8056
8057         /*
8058          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
8059          * options.
8060          */
8061         if (movable_node_is_enabled()) {
8062                 for_each_mem_region(r) {
8063                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
8064                                 continue;
8065
8066                         nid = memblock_get_region_node(r);
8067
8068                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
8069                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
8070                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
8071                                 usable_startpfn;
8072                 }
8073
8074                 goto out2;
8075         }
8076
8077         /*
8078          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
8079          */
8080         if (mirrored_kernelcore) {
8081                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
8082
8083                 for_each_mem_region(r) {
8084                         if (memblock_is_mirror(r))
8085                                 continue;
8086
8087                         nid = memblock_get_region_node(r);
8088
8089                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
8090
8091                         if (usable_startpfn < PHYS_PFN(SZ_4G)) {
8092                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
8093                                 continue;
8094                         }
8095
8096                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
8097                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
8098                                 usable_startpfn;
8099                 }
8100
8101                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
8102                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
8103
8104                 goto out2;
8105         }
8106
8107         /*
8108          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
8109          * amount of necessary memory.
8110          */
8111         if (required_kernelcore_percent)
8112                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
8113                                        10000UL;
8114         if (required_movablecore_percent)
8115                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
8116                                         10000UL;
8117
8118         /*
8119          * If movablecore= was specified, calculate what size of
8120          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
8121          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
8122          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
8123          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
8124          * what movablecore would have allowed.
8125          */
8126         if (required_movablecore) {
8127                 unsigned long corepages;
8128
8129                 /*
8130                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
8131                  * was requested by the user
8132                  */
8133                 required_movablecore =
8134                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
8135                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
8136                 corepages = totalpages - required_movablecore;
8137
8138                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
8139         }
8140
8141         /*
8142          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
8143          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
8144          */
8145         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
8146                 goto out;
8147
8148         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
8149         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
8150
8151 restart:
8152         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
8153         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
8154         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
8155                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
8156
8157                 /*
8158                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
8159                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
8160                  * amount of memory for the kernel
8161                  */
8162                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
8163                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
8164
8165                 /*
8166                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
8167                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
8168                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
8169                  */
8170                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
8171
8172                 /* Go through each range of PFNs within this node */
8173                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
8174                         unsigned long size_pages;
8175
8176                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
8177                         if (start_pfn >= end_pfn)
8178                                 continue;
8179
8180                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
8181                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
8182                                 unsigned long kernel_pages;
8183                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
8184                                                                 - start_pfn;
8185
8186                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
8187                                                         kernelcore_remaining);
8188                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
8189                                                         required_kernelcore);
8190
8191                                 /* Continue if range is now fully accounted */
8192                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
8193
8194                                         /*
8195                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
8196                                          * that if we have to rebalance
8197                                          * kernelcore across nodes, we will
8198                                          * not double account here
8199                                          */
8200                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
8201                                         continue;
8202                                 }
8203                                 start_pfn = usable_startpfn;
8204                         }
8205
8206                         /*
8207                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
8208                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
8209                          * number of pages used as kernelcore
8210                          */
8211                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
8212                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
8213                                 size_pages = kernelcore_remaining;
8214                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
8215
8216                         /*
8217                          * Some kernelcore has been met, update counts and
8218                          * break if the kernelcore for this node has been
8219                          * satisfied
8220                          */
8221                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
8222                                                                 size_pages);
8223                         kernelcore_remaining -= size_pages;
8224                         if (!kernelcore_remaining)
8225                                 break;
8226                 }
8227         }
8228
8229         /*
8230          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
8231          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
8232          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
8233          * satisfied
8234          */
8235         usable_nodes--;
8236         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
8237                 goto restart;
8238
8239 out2:
8240         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
8241         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++) {
8242                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
8243
8244                 zone_movable_pfn[nid] =
8245                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
8246
8247                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
8248                 if (zone_movable_pfn[nid] >= end_pfn)
8249                         zone_movable_pfn[nid] = 0;
8250         }
8251
8252 out:
8253         /* restore the node_state */
8254         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
8255 }
8256
8257 /* Any regular or high memory on that node ? */
8258 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
8259 {
8260         enum zone_type zone_type;
8261
8262         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
8263                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
8264                 if (populated_zone(zone)) {
8265                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
8266                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
8267                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
8268                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
8269                         break;
8270                 }
8271         }
8272 }
8273
8274 /*
8275  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
8276  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
8277  */
8278 bool __weak arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
8279 {
8280         return false;
8281 }
8282
8283 /**
8284  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
8285  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
8286  *
8287  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
8288  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
8289  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
8290  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
8291  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
8292  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
8293  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
8294  * at arch_max_dma_pfn.
8295  */
8296 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
8297 {
8298         unsigned long start_pfn, end_pfn;
8299         int i, nid, zone;
8300         bool descending;
8301
8302         /* Record where the zone boundaries are */
8303         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
8304                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
8305         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
8306                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
8307
8308         start_pfn = PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
8309         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
8310
8311         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8312                 if (descending)
8313                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
8314                 else
8315                         zone = i;
8316
8317                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
8318                         continue;
8319
8320                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
8321                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
8322                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
8323
8324                 start_pfn = end_pfn;
8325         }
8326
8327         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8328         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
8329         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
8330
8331         /* Print out the zone ranges */
8332         pr_info("Zone ranges:\n");
8333         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8334                 if (i == ZONE_MOVABLE)
8335                         continue;
8336                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
8337                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
8338                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
8339                         pr_cont("empty\n");
8340                 else
8341                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
8342                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
8343                                         << PAGE_SHIFT,
8344                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
8345                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
8346         }
8347
8348         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8349         pr_info("Movable zone start for each node\n");
8350         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
8351                 if (zone_movable_pfn[i])
8352                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
8353                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
8354         }
8355
8356         /*
8357          * Print out the early node map, and initialize the
8358          * subsection-map relative to active online memory ranges to
8359          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
8360          */
8361         pr_info("Early memory node ranges\n");
8362         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
8363                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
8364                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
8365                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
8366                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
8367         }
8368
8369         /* Initialise every node */
8370         mminit_verify_pageflags_layout();
8371         setup_nr_node_ids();
8372         for_each_node(nid) {
8373                 pg_data_t *pgdat;
8374
8375                 if (!node_online(nid)) {
8376                         pr_info("Initializing node %d as memoryless\n", nid);
8377
8378                         /* Allocator not initialized yet */
8379                         pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
8380                         if (!pgdat) {
8381                                 pr_err("Cannot allocate %zuB for node %d.\n",
8382                                                 sizeof(*pgdat), nid);
8383                                 continue;
8384                         }
8385                         arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
8386                         free_area_init_memoryless_node(nid);
8387
8388                         /*
8389                          * We do not want to confuse userspace by sysfs
8390                          * files/directories for node without any memory
8391                          * attached to it, so this node is not marked as
8392                          * N_MEMORY and not marked online so that no sysfs
8393                          * hierarchy will be created via register_one_node for
8394                          * it. The pgdat will get fully initialized by
8395                          * hotadd_init_pgdat() when memory is hotplugged into
8396                          * this node.
8397                          */
8398                         continue;
8399                 }
8400
8401                 pgdat = NODE_DATA(nid);
8402                 free_area_init_node(nid);
8403
8404                 /* Any memory on that node */
8405                 if (pgdat->node_present_pages)
8406                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
8407                 check_for_memory(pgdat, nid);
8408         }
8409
8410         memmap_init();
8411 }
8412
8413 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
8414                                      unsigned long *percent)
8415 {
8416         unsigned long long coremem;
8417         char *endptr;
8418
8419         if (!p)
8420                 return -EINVAL;
8421
8422         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
8423         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
8424         if (*endptr == '%') {
8425                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
8426                 WARN_ON(coremem > 100);
8427
8428                 *percent = coremem;
8429         } else {
8430                 coremem = memparse(p, &p);
8431                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
8432                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
8433
8434                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
8435                 *percent = 0UL;
8436         }
8437         return 0;
8438 }
8439
8440 /*
8441  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8442  * cannot be reclaimed or migrated.
8443  */
8444 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
8445 {
8446         /* parse kernelcore=mirror */
8447         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
8448                 mirrored_kernelcore = true;
8449                 return 0;
8450         }
8451
8452         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
8453                                   &required_kernelcore_percent);
8454 }
8455
8456 /*
8457  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8458  * can be reclaimed or migrated.
8459  */
8460 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
8461 {
8462         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
8463                                   &required_movablecore_percent);
8464 }
8465
8466 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
8467 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
8468
8469 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
8470 {
8471         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
8472         totalram_pages_add(count);
8473 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
8474         if (PageHighMem(page))
8475                 totalhigh_pages_add(count);
8476 #endif
8477 }
8478 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
8479
8480 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
8481 {
8482         void *pos;
8483         unsigned long pages = 0;
8484
8485         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
8486         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
8487         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
8488                 struct page *page = virt_to_page(pos);
8489                 void *direct_map_addr;
8490
8491                 /*
8492                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
8493                  * because some architectures' virt_to_page()
8494                  * work with aliases.  Getting the direct map
8495                  * address ensures that we get a _writeable_
8496                  * alias for the memset().
8497                  */
8498                 direct_map_addr = page_address(page);
8499                 /*
8500                  * Perform a kasan-unchecked memset() since this memory
8501                  * has not been initialized.
8502                  */
8503                 direct_map_addr = kasan_reset_tag(direct_map_addr);
8504                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
8505                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
8506
8507                 free_reserved_page(page);
8508         }
8509
8510         if (pages && s)
8511                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n", s, K(pages));
8512
8513         return pages;
8514 }
8515
8516 void __init mem_init_print_info(void)
8517 {
8518         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
8519         unsigned long init_code_size, init_data_size;
8520
8521         physpages = get_num_physpages();
8522         codesize = _etext - _stext;
8523         datasize = _edata - _sdata;
8524         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
8525         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
8526         init_data_size = __init_end - __init_begin;
8527         init_code_size = _einittext - _sinittext;
8528
8529         /*
8530          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
8531          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
8532          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
8533          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
8534          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
8535          */
8536 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
8537         do { \
8538                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
8539                         size -= adj; \
8540         } while (0)
8541
8542         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
8543                      _sinittext, init_code_size);
8544         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
8545         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
8546         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
8547         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
8548
8549 #undef  adj_init_size
8550
8551         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
8552 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8553                 ", %luK highmem"
8554 #endif
8555                 ")\n",
8556                 K(nr_free_pages()), K(physpages),
8557                 codesize / SZ_1K, datasize / SZ_1K, rosize / SZ_1K,
8558                 (init_data_size + init_code_size) / SZ_1K, bss_size / SZ_1K,
8559                 K(physpages - totalram_pages() - totalcma_pages),
8560                 K(totalcma_pages)
8561 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8562                 , K(totalhigh_pages())
8563 #endif
8564                 );
8565 }
8566
8567 /**
8568  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
8569  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
8570  *
8571  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
8572  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
8573  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
8574  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
8575  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
8576  * smaller per-cpu batchsize.
8577  */
8578 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
8579 {
8580         dma_reserve = new_dma_reserve;
8581 }
8582
8583 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
8584 {
8585         struct zone *zone;
8586
8587         lru_add_drain_cpu(cpu);
8588         mlock_page_drain_remote(cpu);
8589         drain_pages(cpu);
8590
8591         /*
8592          * Spill the event counters of the dead processor
8593          * into the current processors event counters.
8594          * This artificially elevates the count of the current
8595          * processor.
8596          */
8597         vm_events_fold_cpu(cpu);
8598
8599         /*
8600          * Zero the differential counters of the dead processor
8601          * so that the vm statistics are consistent.
8602          *
8603          * This is only okay since the processor is dead and cannot
8604          * race with what we are doing.
8605          */
8606         cpu_vm_stats_fold(cpu);
8607
8608         for_each_populated_zone(zone)
8609                 zone_pcp_update(zone, 0);
8610
8611         return 0;
8612 }
8613
8614 static int page_alloc_cpu_online(unsigned int cpu)
8615 {
8616         struct zone *zone;
8617
8618         for_each_populated_zone(zone)
8619                 zone_pcp_update(zone, 1);
8620         return 0;
8621 }
8622
8623 #ifdef CONFIG_NUMA
8624 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
8625
8626 static int __init set_hashdist(char *str)
8627 {
8628         if (!str)
8629                 return 0;
8630         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
8631         return 1;
8632 }
8633 __setup("hashdist=", set_hashdist);
8634 #endif
8635
8636 void __init page_alloc_init(void)
8637 {
8638         int ret;
8639
8640 #ifdef CONFIG_NUMA
8641         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
8642                 hashdist = 0;
8643 #endif
8644
8645         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC,
8646                                         "mm/page_alloc:pcp",
8647                                         page_alloc_cpu_online,
8648                                         page_alloc_cpu_dead);
8649         WARN_ON(ret < 0);
8650 }
8651
8652 /*
8653  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
8654  *      or min_free_kbytes changes.
8655  */
8656 static void calculate_totalreserve_pages(void)
8657 {
8658         struct pglist_data *pgdat;
8659         unsigned long reserve_pages = 0;
8660         enum zone_type i, j;
8661
8662         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8663
8664                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
8665
8666                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8667                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
8668                         long max = 0;
8669                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
8670
8671                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
8672                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8673                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
8674                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
8675                         }
8676
8677                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
8678                         max += high_wmark_pages(zone);
8679
8680                         if (max > managed_pages)
8681                                 max = managed_pages;
8682
8683                         pgdat->totalreserve_pages += max;
8684
8685                         reserve_pages += max;
8686                 }
8687         }
8688         totalreserve_pages = reserve_pages;
8689 }
8690
8691 /*
8692  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
8693  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
8694  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
8695  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
8696  */
8697 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
8698 {
8699         struct pglist_data *pgdat;
8700         enum zone_type i, j;
8701
8702         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8703                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES - 1; i++) {
8704                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[i];
8705                         int ratio = sysctl_lowmem_reserve_ratio[i];
8706                         bool clear = !ratio || !zone_managed_pages(zone);
8707                         unsigned long managed_pages = 0;
8708
8709                         for (j = i + 1; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8710                                 struct zone *upper_zone = &pgdat->node_zones[j];
8711
8712                                 managed_pages += zone_managed_pages(upper_zone);
8713
8714                                 if (clear)
8715                                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
8716                                 else
8717                                         zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages / ratio;
8718                         }
8719                 }
8720         }
8721
8722         /* update totalreserve_pages */
8723         calculate_totalreserve_pages();
8724 }
8725
8726 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
8727 {
8728         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
8729         unsigned long lowmem_pages = 0;
8730         struct zone *zone;
8731         unsigned long flags;
8732
8733         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
8734         for_each_zone(zone) {
8735                 if (!is_highmem(zone))
8736                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
8737         }
8738
8739         for_each_zone(zone) {
8740                 u64 tmp;
8741
8742                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8743                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
8744                 do_div(tmp, lowmem_pages);
8745                 if (is_highmem(zone)) {
8746                         /*
8747                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
8748                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
8749                          * value here.
8750                          *
8751                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
8752                          * deltas control async page reclaim, and so should
8753                          * not be capped for highmem.
8754                          */
8755                         unsigned long min_pages;
8756
8757                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
8758                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
8759                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
8760                 } else {
8761                         /*
8762                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
8763                          * proportionate to the zone's size.
8764                          */
8765                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
8766                 }
8767
8768                 /*
8769                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
8770                  * scale factor in proportion to available memory, but
8771                  * ensure a minimum size on small systems.
8772                  */
8773                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
8774                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
8775                                       watermark_scale_factor, 10000));
8776
8777                 zone->watermark_boost = 0;
8778                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
8779                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = low_wmark_pages(zone) + tmp;
8780                 zone->_watermark[WMARK_PROMO] = high_wmark_pages(zone) + tmp;
8781
8782                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8783         }
8784
8785         /* update totalreserve_pages */
8786         calculate_totalreserve_pages();
8787 }
8788
8789 /**
8790  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
8791  * or when memory is hot-{added|removed}
8792  *
8793  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
8794  * correctly with respect to min_free_kbytes.
8795  */
8796 void setup_per_zone_wmarks(void)
8797 {
8798         struct zone *zone;
8799         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
8800
8801         spin_lock(&lock);
8802         __setup_per_zone_wmarks();
8803         spin_unlock(&lock);
8804
8805         /*
8806          * The watermark size have changed so update the pcpu batch
8807          * and high limits or the limits may be inappropriate.
8808          */
8809         for_each_zone(zone)
8810                 zone_pcp_update(zone, 0);
8811 }
8812
8813 /*
8814  * Initialise min_free_kbytes.
8815  *
8816  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
8817  * we want it large (256MB max).  But it is not linear, because network
8818  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
8819  *
8820  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
8821  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
8822  *
8823  * which yields
8824  *
8825  * 16MB:        512k
8826  * 32MB:        724k
8827  * 64MB:        1024k
8828  * 128MB:       1448k
8829  * 256MB:       2048k
8830  * 512MB:       2896k
8831  * 1024MB:      4096k
8832  * 2048MB:      5792k
8833  * 4096MB:      8192k
8834  * 8192MB:      11584k
8835  * 16384MB:     16384k
8836  */
8837 void calculate_min_free_kbytes(void)
8838 {
8839         unsigned long lowmem_kbytes;
8840         int new_min_free_kbytes;
8841
8842         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
8843         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
8844
8845         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes)
8846                 min_free_kbytes = clamp(new_min_free_kbytes, 128, 262144);
8847         else
8848                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
8849                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
8850
8851 }
8852
8853 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
8854 {
8855         calculate_min_free_kbytes();
8856         setup_per_zone_wmarks();
8857         refresh_zone_stat_thresholds();
8858         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8859
8860 #ifdef CONFIG_NUMA
8861         setup_min_unmapped_ratio();
8862         setup_min_slab_ratio();
8863 #endif
8864
8865         khugepaged_min_free_kbytes_update();
8866
8867         return 0;
8868 }
8869 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
8870
8871 /*
8872  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
8873  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
8874  *      changes.
8875  */
8876 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8877                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8878 {
8879         int rc;
8880
8881         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8882         if (rc)
8883                 return rc;
8884
8885         if (write) {
8886                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
8887                 setup_per_zone_wmarks();
8888         }
8889         return 0;
8890 }
8891
8892 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8893                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8894 {
8895         int rc;
8896
8897         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8898         if (rc)
8899                 return rc;
8900
8901         if (write)
8902                 setup_per_zone_wmarks();
8903
8904         return 0;
8905 }
8906
8907 #ifdef CONFIG_NUMA
8908 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
8909 {
8910         pg_data_t *pgdat;
8911         struct zone *zone;
8912
8913         for_each_online_pgdat(pgdat)
8914                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
8915
8916         for_each_zone(zone)
8917                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8918                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
8919 }
8920
8921
8922 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8923                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8924 {
8925         int rc;
8926
8927         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8928         if (rc)
8929                 return rc;
8930
8931         setup_min_unmapped_ratio();
8932
8933         return 0;
8934 }
8935
8936 static void setup_min_slab_ratio(void)
8937 {
8938         pg_data_t *pgdat;
8939         struct zone *zone;
8940
8941         for_each_online_pgdat(pgdat)
8942                 pgdat->min_slab_pages = 0;
8943
8944         for_each_zone(zone)
8945                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8946                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
8947 }
8948
8949 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8950                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8951 {
8952         int rc;
8953
8954         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8955         if (rc)
8956                 return rc;
8957
8958         setup_min_slab_ratio();
8959
8960         return 0;
8961 }
8962 #endif
8963
8964 /*
8965  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
8966  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
8967  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
8968  *
8969  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
8970  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
8971  * if in function of the boot time zone sizes.
8972  */
8973 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8974                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8975 {
8976         int i;
8977
8978         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8979
8980         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8981                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] < 1)
8982                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] = 0;
8983         }
8984
8985         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8986         return 0;
8987 }
8988
8989 /*
8990  * percpu_pagelist_high_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
8991  * cpu. It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
8992  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
8993  */
8994 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table,
8995                 int write, void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8996 {
8997         struct zone *zone;
8998         int old_percpu_pagelist_high_fraction;
8999         int ret;
9000
9001         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9002         old_percpu_pagelist_high_fraction = percpu_pagelist_high_fraction;
9003
9004         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
9005         if (!write || ret < 0)
9006                 goto out;
9007
9008         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
9009         if (percpu_pagelist_high_fraction &&
9010             percpu_pagelist_high_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION) {
9011                 percpu_pagelist_high_fraction = old_percpu_pagelist_high_fraction;
9012                 ret = -EINVAL;
9013                 goto out;
9014         }
9015
9016         /* No change? */
9017         if (percpu_pagelist_high_fraction == old_percpu_pagelist_high_fraction)
9018                 goto out;
9019
9020         for_each_populated_zone(zone)
9021                 zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
9022 out:
9023         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9024         return ret;
9025 }
9026
9027 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
9028 /*
9029  * Returns the number of pages that arch has reserved but
9030  * is not known to alloc_large_system_hash().
9031  */
9032 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
9033 {
9034         return 0;
9035 }
9036 #endif
9037
9038 /*
9039  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
9040  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
9041  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
9042  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
9043  * only doubles, instead of quadrupling as well.
9044  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
9045  * makes sense, it is disabled on such platforms.
9046  */
9047 #if __BITS_PER_LONG > 32
9048 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
9049 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
9050 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
9051 #endif
9052
9053 /*
9054  * allocate a large system hash table from bootmem
9055  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
9056  *   quantity of entries
9057  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
9058  */
9059 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
9060                                      unsigned long bucketsize,
9061                                      unsigned long numentries,
9062                                      int scale,
9063                                      int flags,
9064                                      unsigned int *_hash_shift,
9065                                      unsigned int *_hash_mask,
9066                                      unsigned long low_limit,
9067                                      unsigned long high_limit)
9068 {
9069         unsigned long long max = high_limit;
9070         unsigned long log2qty, size;
9071         void *table;
9072         gfp_t gfp_flags;
9073         bool virt;
9074         bool huge;
9075
9076         /* allow the kernel cmdline to have a say */
9077         if (!numentries) {
9078                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
9079                 numentries = nr_kernel_pages;
9080                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
9081
9082                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
9083                 if (PAGE_SIZE < SZ_1M)
9084                         numentries = round_up(numentries, SZ_1M / PAGE_SIZE);
9085
9086 #if __BITS_PER_LONG > 32
9087                 if (!high_limit) {
9088                         unsigned long adapt;
9089
9090                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
9091                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
9092                                 scale++;
9093                 }
9094 #endif
9095
9096                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
9097                 if (scale > PAGE_SHIFT)
9098                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
9099                 else
9100                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
9101
9102                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
9103                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
9104                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
9105                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
9106                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
9107                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
9108                                 BUG_ON(!numentries);
9109                         }
9110                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
9111                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
9112         }
9113         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
9114
9115         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
9116         if (max == 0) {
9117                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
9118                 do_div(max, bucketsize);
9119         }
9120         max = min(max, 0x80000000ULL);
9121
9122         if (numentries < low_limit)
9123                 numentries = low_limit;
9124         if (numentries > max)
9125                 numentries = max;
9126
9127         log2qty = ilog2(numentries);
9128
9129         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
9130         do {
9131                 virt = false;
9132                 size = bucketsize << log2qty;
9133                 if (flags & HASH_EARLY) {
9134                         if (flags & HASH_ZERO)
9135                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
9136                         else
9137                                 table = memblock_alloc_raw(size,
9138                                                            SMP_CACHE_BYTES);
9139                 } else if (get_order(size) >= MAX_ORDER || hashdist) {
9140                         table = vmalloc_huge(size, gfp_flags);
9141                         virt = true;
9142                         if (table)
9143                                 huge = is_vm_area_hugepages(table);
9144                 } else {
9145                         /*
9146                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
9147                          * some pages at the end of hash table which
9148                          * alloc_pages_exact() automatically does
9149                          */
9150                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
9151                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
9152                 }
9153         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
9154
9155         if (!table)
9156                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
9157
9158         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
9159                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
9160                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
9161
9162         if (_hash_shift)
9163                 *_hash_shift = log2qty;
9164         if (_hash_mask)
9165                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
9166
9167         return table;
9168 }
9169
9170 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
9171 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG) || \
9172         (defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG_CORE) && defined(DYNAMIC_DEBUG_MODULE))
9173 /* Usage: See admin-guide/dynamic-debug-howto.rst */
9174 static void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9175 {
9176         DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, "migrate failure");
9177
9178         if (DYNAMIC_DEBUG_BRANCH(descriptor)) {
9179                 struct page *page;
9180
9181                 dump_stack();
9182                 list_for_each_entry(page, page_list, lru)
9183                         dump_page(page, "migration failure");
9184         }
9185 }
9186 #else
9187 static inline void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9188 {
9189 }
9190 #endif
9191
9192 /* [start, end) must belong to a single zone. */
9193 int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
9194                                         unsigned long start, unsigned long end)
9195 {
9196         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
9197         unsigned int nr_reclaimed;
9198         unsigned long pfn = start;
9199         unsigned int tries = 0;
9200         int ret = 0;
9201         struct migration_target_control mtc = {
9202                 .nid = zone_to_nid(cc->zone),
9203                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
9204         };
9205
9206         lru_cache_disable();
9207
9208         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
9209                 if (fatal_signal_pending(current)) {
9210                         ret = -EINTR;
9211                         break;
9212                 }
9213
9214                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
9215                         cc->nr_migratepages = 0;
9216                         ret = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
9217                         if (ret && ret != -EAGAIN)
9218                                 break;
9219                         pfn = cc->migrate_pfn;
9220                         tries = 0;
9221                 } else if (++tries == 5) {
9222                         ret = -EBUSY;
9223                         break;
9224                 }
9225
9226                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
9227                                                         &cc->migratepages);
9228                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
9229
9230                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migration_target,
9231                         NULL, (unsigned long)&mtc, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE, NULL);
9232
9233                 /*
9234                  * On -ENOMEM, migrate_pages() bails out right away. It is pointless
9235                  * to retry again over this error, so do the same here.
9236                  */
9237                 if (ret == -ENOMEM)
9238                         break;
9239         }
9240
9241         lru_cache_enable();
9242         if (ret < 0) {
9243                 if (!(cc->gfp_mask & __GFP_NOWARN) && ret == -EBUSY)
9244                         alloc_contig_dump_pages(&cc->migratepages);
9245                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
9246                 return ret;
9247         }
9248         return 0;
9249 }
9250
9251 /**
9252  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
9253  * @start:      start PFN to allocate
9254  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
9255  * @migratetype:        migratetype of the underlying pageblocks (either
9256  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
9257  *                      in range must have the same migratetype and it must
9258  *                      be either of the two.
9259  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
9260  *
9261  * The PFN range does not have to be pageblock aligned. The PFN range must
9262  * belong to a single zone.
9263  *
9264  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
9265  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
9266  * be modified by others.
9267  *
9268  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
9269  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
9270  * need to be freed with free_contig_range().
9271  */
9272 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
9273                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
9274 {
9275         unsigned long outer_start, outer_end;
9276         int order;
9277         int ret = 0;
9278
9279         struct compact_control cc = {
9280                 .nr_migratepages = 0,
9281                 .order = -1,
9282                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
9283                 .mode = MIGRATE_SYNC,
9284                 .ignore_skip_hint = true,
9285                 .no_set_skip_hint = true,
9286                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
9287                 .alloc_contig = true,
9288         };
9289         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
9290
9291         /*
9292          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
9293          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
9294          * have different sizes, and due to the way page allocator
9295          * work, start_isolate_page_range() has special handlings for this.
9296          *
9297          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
9298          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
9299          * we are interested in). This will put all the pages in
9300          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
9301          *
9302          * When this is done, we take the pages in range from page
9303          * allocator removing them from the buddy system.  This way
9304          * page allocator will never consider using them.
9305          *
9306          * This lets us mark the pageblocks back as
9307          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
9308          * aligned range but not in the unaligned, original range are
9309          * put back to page allocator so that buddy can use them.
9310          */
9311
9312         ret = start_isolate_page_range(start, end, migratetype, 0, gfp_mask);
9313         if (ret)
9314                 goto done;
9315
9316         drain_all_pages(cc.zone);
9317
9318         /*
9319          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
9320          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
9321          * which will report the busy page.
9322          *
9323          * It is possible that busy pages could become available before
9324          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
9325          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
9326          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
9327          */
9328         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
9329         if (ret && ret != -EBUSY)
9330                 goto done;
9331         ret = 0;
9332
9333         /*
9334          * Pages from [start, end) are within a pageblock_nr_pages
9335          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
9336          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
9337          * What we are going to do is to allocate all pages from
9338          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
9339          *
9340          * The only problem is that pages at the beginning and at the
9341          * end of interesting range may be not aligned with pages that
9342          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
9343          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
9344          * once this is done free the pages we are not interested in.
9345          *
9346          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
9347          * isolated thus they won't get removed from buddy.
9348          */
9349
9350         order = 0;
9351         outer_start = start;
9352         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
9353                 if (++order >= MAX_ORDER) {
9354                         outer_start = start;
9355                         break;
9356                 }
9357                 outer_start &= ~0UL << order;
9358         }
9359
9360         if (outer_start != start) {
9361                 order = buddy_order(pfn_to_page(outer_start));
9362
9363                 /*
9364                  * outer_start page could be small order buddy page and
9365                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
9366                  * in this case to report failed page properly
9367                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
9368                  */
9369                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
9370                         outer_start = start;
9371         }
9372
9373         /* Make sure the range is really isolated. */
9374         if (test_pages_isolated(outer_start, end, 0)) {
9375                 ret = -EBUSY;
9376                 goto done;
9377         }
9378
9379         /* Grab isolated pages from freelists. */
9380         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
9381         if (!outer_end) {
9382                 ret = -EBUSY;
9383                 goto done;
9384         }
9385
9386         /* Free head and tail (if any) */
9387         if (start != outer_start)
9388                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
9389         if (end != outer_end)
9390                 free_contig_range(end, outer_end - end);
9391
9392 done:
9393         undo_isolate_page_range(start, end, migratetype);
9394         return ret;
9395 }
9396 EXPORT_SYMBOL(alloc_contig_range);
9397
9398 static int __alloc_contig_pages(unsigned long start_pfn,
9399                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
9400 {
9401         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9402
9403         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
9404                                   gfp_mask);
9405 }
9406
9407 static bool pfn_range_valid_contig(struct zone *z, unsigned long start_pfn,
9408                                    unsigned long nr_pages)
9409 {
9410         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9411         struct page *page;
9412
9413         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
9414                 page = pfn_to_online_page(i);
9415                 if (!page)
9416                         return false;
9417
9418                 if (page_zone(page) != z)
9419                         return false;
9420
9421                 if (PageReserved(page))
9422                         return false;
9423
9424                 if (PageHuge(page))
9425                         return false;
9426         }
9427         return true;
9428 }
9429
9430 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
9431                                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
9432 {
9433         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
9434
9435         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
9436 }
9437
9438 /**
9439  * alloc_contig_pages() -- tries to find and allocate contiguous range of pages
9440  * @nr_pages:   Number of contiguous pages to allocate
9441  * @gfp_mask:   GFP mask to limit search and used during compaction
9442  * @nid:        Target node
9443  * @nodemask:   Mask for other possible nodes
9444  *
9445  * This routine is a wrapper around alloc_contig_range(). It scans over zones
9446  * on an applicable zonelist to find a contiguous pfn range which can then be
9447  * tried for allocation with alloc_contig_range(). This routine is intended
9448  * for allocation requests which can not be fulfilled with the buddy allocator.
9449  *
9450  * The allocated memory is always aligned to a page boundary. If nr_pages is a
9451  * power of two, then allocated range is also guaranteed to be aligned to same
9452  * nr_pages (e.g. 1GB request would be aligned to 1GB).
9453  *
9454  * Allocated pages can be freed with free_contig_range() or by manually calling
9455  * __free_page() on each allocated page.
9456  *
9457  * Return: pointer to contiguous pages on success, or NULL if not successful.
9458  */
9459 struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
9460                                 int nid, nodemask_t *nodemask)
9461 {
9462         unsigned long ret, pfn, flags;
9463         struct zonelist *zonelist;
9464         struct zone *zone;
9465         struct zoneref *z;
9466
9467         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
9468         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
9469                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
9470                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9471
9472                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
9473                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
9474                         if (pfn_range_valid_contig(zone, pfn, nr_pages)) {
9475                                 /*
9476                                  * We release the zone lock here because
9477                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
9478                                  * at some point. If there's an allocation
9479                                  * spinning on this lock, it may win the race
9480                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
9481                                  */
9482                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9483                                 ret = __alloc_contig_pages(pfn, nr_pages,
9484                                                         gfp_mask);
9485                                 if (!ret)
9486                                         return pfn_to_page(pfn);
9487                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9488                         }
9489                         pfn += nr_pages;
9490                 }
9491                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9492         }
9493         return NULL;
9494 }
9495 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
9496
9497 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
9498 {
9499         unsigned long count = 0;
9500
9501         for (; nr_pages--; pfn++) {
9502                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
9503
9504                 count += page_count(page) != 1;
9505                 __free_page(page);
9506         }
9507         WARN(count != 0, "%lu pages are still in use!\n", count);
9508 }
9509 EXPORT_SYMBOL(free_contig_range);
9510
9511 /*
9512  * Effectively disable pcplists for the zone by setting the high limit to 0
9513  * and draining all cpus. A concurrent page freeing on another CPU that's about
9514  * to put the page on pcplist will either finish before the drain and the page
9515  * will be drained, or observe the new high limit and skip the pcplist.
9516  *
9517  * Must be paired with a call to zone_pcp_enable().
9518  */
9519 void zone_pcp_disable(struct zone *zone)
9520 {
9521         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9522         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0, 1);
9523         __drain_all_pages(zone, true);
9524 }
9525
9526 void zone_pcp_enable(struct zone *zone)
9527 {
9528         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, zone->pageset_high, zone->pageset_batch);
9529         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9530 }
9531
9532 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
9533 {
9534         int cpu;
9535         struct per_cpu_zonestat *pzstats;
9536
9537         if (zone->per_cpu_pageset != &boot_pageset) {
9538                 for_each_online_cpu(cpu) {
9539                         pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
9540                         drain_zonestat(zone, pzstats);
9541                 }
9542                 free_percpu(zone->per_cpu_pageset);
9543                 zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
9544                 if (zone->per_cpu_zonestats != &boot_zonestats) {
9545                         free_percpu(zone->per_cpu_zonestats);
9546                         zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
9547                 }
9548         }
9549 }
9550
9551 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
9552 /*
9553  * All pages in the range must be in a single zone, must not contain holes,
9554  * must span full sections, and must be isolated before calling this function.
9555  */
9556 void __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
9557 {
9558         unsigned long pfn = start_pfn;
9559         struct page *page;
9560         struct zone *zone;
9561         unsigned int order;
9562         unsigned long flags;
9563
9564         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
9565         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
9566         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9567         while (pfn < end_pfn) {
9568                 page = pfn_to_page(pfn);
9569                 /*
9570                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9571                  * page_count() is not 0.
9572                  */
9573                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
9574                         pfn++;
9575                         continue;
9576                 }
9577                 /*
9578                  * At this point all remaining PageOffline() pages have a
9579                  * reference count of 0 and can simply be skipped.
9580                  */
9581                 if (PageOffline(page)) {
9582                         BUG_ON(page_count(page));
9583                         BUG_ON(PageBuddy(page));
9584                         pfn++;
9585                         continue;
9586                 }
9587
9588                 BUG_ON(page_count(page));
9589                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
9590                 order = buddy_order(page);
9591                 del_page_from_free_list(page, zone, order);
9592                 pfn += (1 << order);
9593         }
9594         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9595 }
9596 #endif
9597
9598 /*
9599  * This function returns a stable result only if called under zone lock.
9600  */
9601 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
9602 {
9603         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9604         unsigned int order;
9605
9606         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9607                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9608
9609                 if (PageBuddy(page_head) &&
9610                     buddy_order_unsafe(page_head) >= order)
9611                         break;
9612         }
9613
9614         return order < MAX_ORDER;
9615 }
9616 EXPORT_SYMBOL(is_free_buddy_page);
9617
9618 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
9619 /*
9620  * Break down a higher-order page in sub-pages, and keep our target out of
9621  * buddy allocator.
9622  */
9623 static void break_down_buddy_pages(struct zone *zone, struct page *page,
9624                                    struct page *target, int low, int high,
9625                                    int migratetype)
9626 {
9627         unsigned long size = 1 << high;
9628         struct page *current_buddy, *next_page;
9629
9630         while (high > low) {
9631                 high--;
9632                 size >>= 1;
9633
9634                 if (target >= &page[size]) {
9635                         next_page = page + size;
9636                         current_buddy = page;
9637                 } else {
9638                         next_page = page;
9639                         current_buddy = page + size;
9640                 }
9641                 page = next_page;
9642
9643                 if (set_page_guard(zone, current_buddy, high, migratetype))
9644                         continue;
9645
9646                 if (current_buddy != target) {
9647                         add_to_free_list(current_buddy, zone, high, migratetype);
9648                         set_buddy_order(current_buddy, high);
9649                 }
9650         }
9651 }
9652
9653 /*
9654  * Take a page that will be marked as poisoned off the buddy allocator.
9655  */
9656 bool take_page_off_buddy(struct page *page)
9657 {
9658         struct zone *zone = page_zone(page);
9659         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9660         unsigned long flags;
9661         unsigned int order;
9662         bool ret = false;
9663
9664         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9665         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9666                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9667                 int page_order = buddy_order(page_head);
9668
9669                 if (PageBuddy(page_head) && page_order >= order) {
9670                         unsigned long pfn_head = page_to_pfn(page_head);
9671                         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page_head,
9672                                                                    pfn_head);
9673
9674                         del_page_from_free_list(page_head, zone, page_order);
9675                         break_down_buddy_pages(zone, page_head, page, 0,
9676                                                 page_order, migratetype);
9677                         SetPageHWPoisonTakenOff(page);
9678                         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
9679                                 __mod_zone_freepage_state(zone, -1, migratetype);
9680                         ret = true;
9681                         break;
9682                 }
9683                 if (page_count(page_head) > 0)
9684                         break;
9685         }
9686         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9687         return ret;
9688 }
9689
9690 /*
9691  * Cancel takeoff done by take_page_off_buddy().
9692  */
9693 bool put_page_back_buddy(struct page *page)
9694 {
9695         struct zone *zone = page_zone(page);
9696         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9697         unsigned long flags;
9698         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
9699         bool ret = false;
9700
9701         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9702         if (put_page_testzero(page)) {
9703                 ClearPageHWPoisonTakenOff(page);
9704                 __free_one_page(page, pfn, zone, 0, migratetype, FPI_NONE);
9705                 if (TestClearPageHWPoison(page)) {
9706                         ret = true;
9707                 }
9708         }
9709         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9710
9711         return ret;
9712 }
9713 #endif
9714
9715 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
9716 bool has_managed_dma(void)
9717 {
9718         struct pglist_data *pgdat;
9719
9720         for_each_online_pgdat(pgdat) {
9721                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[ZONE_DMA];
9722
9723                 if (managed_zone(zone))
9724                         return true;
9725         }
9726         return false;
9727 }
9728 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA */