Merge tag 'arm64-upstream' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm64...
[platform/kernel/linux-rpi.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/interrupt.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/jiffies.h>
25 #include <linux/memblock.h>
26 #include <linux/compiler.h>
27 #include <linux/kernel.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/random.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <trace/events/oom.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/mmu_notifier.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69 #include <linux/lockdep.h>
70 #include <linux/nmi.h>
71 #include <linux/psi.h>
72 #include <linux/padata.h>
73 #include <linux/khugepaged.h>
74 #include <linux/buffer_head.h>
75 #include <asm/sections.h>
76 #include <asm/tlbflush.h>
77 #include <asm/div64.h>
78 #include "internal.h"
79 #include "shuffle.h"
80 #include "page_reporting.h"
81
82 /* Free Page Internal flags: for internal, non-pcp variants of free_pages(). */
83 typedef int __bitwise fpi_t;
84
85 /* No special request */
86 #define FPI_NONE                ((__force fpi_t)0)
87
88 /*
89  * Skip free page reporting notification for the (possibly merged) page.
90  * This does not hinder free page reporting from grabbing the page,
91  * reporting it and marking it "reported" -  it only skips notifying
92  * the free page reporting infrastructure about a newly freed page. For
93  * example, used when temporarily pulling a page from a freelist and
94  * putting it back unmodified.
95  */
96 #define FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY  ((__force fpi_t)BIT(0))
97
98 /*
99  * Place the (possibly merged) page to the tail of the freelist. Will ignore
100  * page shuffling (relevant code - e.g., memory onlining - is expected to
101  * shuffle the whole zone).
102  *
103  * Note: No code should rely on this flag for correctness - it's purely
104  *       to allow for optimizations when handing back either fresh pages
105  *       (memory onlining) or untouched pages (page isolation, free page
106  *       reporting).
107  */
108 #define FPI_TO_TAIL             ((__force fpi_t)BIT(1))
109
110 /*
111  * Don't poison memory with KASAN (only for the tag-based modes).
112  * During boot, all non-reserved memblock memory is exposed to page_alloc.
113  * Poisoning all that memory lengthens boot time, especially on systems with
114  * large amount of RAM. This flag is used to skip that poisoning.
115  * This is only done for the tag-based KASAN modes, as those are able to
116  * detect memory corruptions with the memory tags assigned by default.
117  * All memory allocated normally after boot gets poisoned as usual.
118  */
119 #define FPI_SKIP_KASAN_POISON   ((__force fpi_t)BIT(2))
120
121 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
122 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
123 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
124
125 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
126 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
127 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
128 #endif
129
130 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
131
132 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
133 /*
134  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
135  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
136  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
137  * defined in <linux/topology.h>.
138  */
139 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
140 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
141 #endif
142
143 /* work_structs for global per-cpu drains */
144 struct pcpu_drain {
145         struct zone *zone;
146         struct work_struct work;
147 };
148 static DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
149 static DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
150
151 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
152 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
153 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
154 #endif
155
156 /*
157  * Array of node states.
158  */
159 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
160         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
161         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
162 #ifndef CONFIG_NUMA
163         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
164 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
165         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
166 #endif
167         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
168         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
169 #endif  /* NUMA */
170 };
171 EXPORT_SYMBOL(node_states);
172
173 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
174 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
175 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
176 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
177
178 int percpu_pagelist_fraction;
179 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
180 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
181 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
182
183 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
184 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
185
186 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
187                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
188 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
189 {
190
191         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
192 }
193 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
194
195 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
196                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
197 static int __init early_init_on_free(char *buf)
198 {
199         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
200 }
201 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
202
203 /*
204  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
205  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
206  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
207  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
208  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
209  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
210  */
211 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
212 {
213         return page->index;
214 }
215
216 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
217 {
218         page->index = migratetype;
219 }
220
221 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
222 /*
223  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
224  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
225  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
226  * they should always be called with system_transition_mutex held
227  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
228  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
229  * with that modification).
230  */
231
232 static gfp_t saved_gfp_mask;
233
234 void pm_restore_gfp_mask(void)
235 {
236         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
237         if (saved_gfp_mask) {
238                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
239                 saved_gfp_mask = 0;
240         }
241 }
242
243 void pm_restrict_gfp_mask(void)
244 {
245         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
246         WARN_ON(saved_gfp_mask);
247         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
248         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
249 }
250
251 bool pm_suspended_storage(void)
252 {
253         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
254                 return false;
255         return true;
256 }
257 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
258
259 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
260 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
261 #endif
262
263 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
264                             fpi_t fpi_flags);
265
266 /*
267  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
268  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
269  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
270  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
271  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
272  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
273  *
274  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
275  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
276  */
277 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
278 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
279         [ZONE_DMA] = 256,
280 #endif
281 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
282         [ZONE_DMA32] = 256,
283 #endif
284         [ZONE_NORMAL] = 32,
285 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
286         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
287 #endif
288         [ZONE_MOVABLE] = 0,
289 };
290
291 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
292 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
293          "DMA",
294 #endif
295 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
296          "DMA32",
297 #endif
298          "Normal",
299 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
300          "HighMem",
301 #endif
302          "Movable",
303 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
304          "Device",
305 #endif
306 };
307
308 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
309         "Unmovable",
310         "Movable",
311         "Reclaimable",
312         "HighAtomic",
313 #ifdef CONFIG_CMA
314         "CMA",
315 #endif
316 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
317         "Isolate",
318 #endif
319 };
320
321 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[NR_COMPOUND_DTORS] = {
322         [NULL_COMPOUND_DTOR] = NULL,
323         [COMPOUND_PAGE_DTOR] = free_compound_page,
324 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
325         [HUGETLB_PAGE_DTOR] = free_huge_page,
326 #endif
327 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
328         [TRANSHUGE_PAGE_DTOR] = free_transhuge_page,
329 #endif
330 };
331
332 int min_free_kbytes = 1024;
333 int user_min_free_kbytes = -1;
334 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
335 /*
336  * DiscontigMem defines memory ranges as separate pg_data_t even if the ranges
337  * are not on separate NUMA nodes. Functionally this works but with
338  * watermark_boost_factor, it can reclaim prematurely as the ranges can be
339  * quite small. By default, do not boost watermarks on discontigmem as in
340  * many cases very high-order allocations like THP are likely to be
341  * unsupported and the premature reclaim offsets the advantage of long-term
342  * fragmentation avoidance.
343  */
344 int watermark_boost_factor __read_mostly;
345 #else
346 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
347 #endif
348 int watermark_scale_factor = 10;
349
350 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
351 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
352 static unsigned long dma_reserve __initdata;
353
354 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
355 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
356 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
357 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
358 static unsigned long required_movablecore __initdata;
359 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
360 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
361 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
362
363 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
364 int movable_zone;
365 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
366
367 #if MAX_NUMNODES > 1
368 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
369 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
370 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
371 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
372 #endif
373
374 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
375
376 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
377 /*
378  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
379  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
380  * and we can permanently disable that path.
381  */
382 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
383
384 /*
385  * Calling kasan_poison_pages() only after deferred memory initialization
386  * has completed. Poisoning pages during deferred memory init will greatly
387  * lengthen the process and cause problem in large memory systems as the
388  * deferred pages initialization is done with interrupt disabled.
389  *
390  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
391  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
392  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
393  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
394  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
395  * initialization is done, but this is not likely to happen.
396  */
397 static inline bool should_skip_kasan_poison(struct page *page, fpi_t fpi_flags)
398 {
399         return static_branch_unlikely(&deferred_pages) ||
400                (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
401                 (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON)) ||
402                PageSkipKASanPoison(page);
403 }
404
405 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
406 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
407 {
408         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
409
410         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
411                 return true;
412
413         return false;
414 }
415
416 /*
417  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
418  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
419  */
420 static bool __meminit
421 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
422 {
423         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
424
425         /*
426          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
427          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
428          */
429         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
430                 prev_end_pfn = end_pfn;
431                 nr_initialised = 0;
432         }
433
434         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
435         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
436                 return false;
437
438         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
439                 return true;
440         /*
441          * We start only with one section of pages, more pages are added as
442          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
443          */
444         nr_initialised++;
445         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
446             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
447                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
448                 return true;
449         }
450         return false;
451 }
452 #else
453 static inline bool should_skip_kasan_poison(struct page *page, fpi_t fpi_flags)
454 {
455         return (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
456                 (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON)) ||
457                PageSkipKASanPoison(page);
458 }
459
460 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
461 {
462         return false;
463 }
464
465 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
466 {
467         return false;
468 }
469 #endif
470
471 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
472 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
473                                                         unsigned long pfn)
474 {
475 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
476         return section_to_usemap(__pfn_to_section(pfn));
477 #else
478         return page_zone(page)->pageblock_flags;
479 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
480 }
481
482 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
483 {
484 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
485         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
486 #else
487         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
488 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
489         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
490 }
491
492 static __always_inline
493 unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
494                                         unsigned long pfn,
495                                         unsigned long mask)
496 {
497         unsigned long *bitmap;
498         unsigned long bitidx, word_bitidx;
499         unsigned long word;
500
501         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
502         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
503         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
504         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
505
506         word = bitmap[word_bitidx];
507         return (word >> bitidx) & mask;
508 }
509
510 /**
511  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
512  * @page: The page within the block of interest
513  * @pfn: The target page frame number
514  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
515  *
516  * Return: pageblock_bits flags
517  */
518 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
519                                         unsigned long mask)
520 {
521         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, mask);
522 }
523
524 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
525 {
526         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, MIGRATETYPE_MASK);
527 }
528
529 /**
530  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
531  * @page: The page within the block of interest
532  * @flags: The flags to set
533  * @pfn: The target page frame number
534  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
535  */
536 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
537                                         unsigned long pfn,
538                                         unsigned long mask)
539 {
540         unsigned long *bitmap;
541         unsigned long bitidx, word_bitidx;
542         unsigned long old_word, word;
543
544         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
545         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
546
547         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
548         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
549         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
550         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
551
552         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
553
554         mask <<= bitidx;
555         flags <<= bitidx;
556
557         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
558         for (;;) {
559                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
560                 if (word == old_word)
561                         break;
562                 word = old_word;
563         }
564 }
565
566 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
567 {
568         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
569                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
570                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
571
572         set_pfnblock_flags_mask(page, (unsigned long)migratetype,
573                                 page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK);
574 }
575
576 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
577 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
578 {
579         int ret = 0;
580         unsigned seq;
581         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
582         unsigned long sp, start_pfn;
583
584         do {
585                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
586                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
587                 sp = zone->spanned_pages;
588                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
589                         ret = 1;
590         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
591
592         if (ret)
593                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
594                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
595                         start_pfn, start_pfn + sp);
596
597         return ret;
598 }
599
600 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
601 {
602         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
603                 return 0;
604         if (zone != page_zone(page))
605                 return 0;
606
607         return 1;
608 }
609 /*
610  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
611  */
612 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
613 {
614         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
615                 return 1;
616         if (!page_is_consistent(zone, page))
617                 return 1;
618
619         return 0;
620 }
621 #else
622 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
623 {
624         return 0;
625 }
626 #endif
627
628 static void bad_page(struct page *page, const char *reason)
629 {
630         static unsigned long resume;
631         static unsigned long nr_shown;
632         static unsigned long nr_unshown;
633
634         /*
635          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
636          * or allow a steady drip of one report per second.
637          */
638         if (nr_shown == 60) {
639                 if (time_before(jiffies, resume)) {
640                         nr_unshown++;
641                         goto out;
642                 }
643                 if (nr_unshown) {
644                         pr_alert(
645                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
646                                 nr_unshown);
647                         nr_unshown = 0;
648                 }
649                 nr_shown = 0;
650         }
651         if (nr_shown++ == 0)
652                 resume = jiffies + 60 * HZ;
653
654         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
655                 current->comm, page_to_pfn(page));
656         __dump_page(page, reason);
657         dump_page_owner(page);
658
659         print_modules();
660         dump_stack();
661 out:
662         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
663         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
664         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
665 }
666
667 /*
668  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
669  *
670  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
671  *
672  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
673  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
674  *
675  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
676  * page destructors. See compound_page_dtors.
677  *
678  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
679  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
680  */
681
682 void free_compound_page(struct page *page)
683 {
684         mem_cgroup_uncharge(page);
685         __free_pages_ok(page, compound_order(page), FPI_NONE);
686 }
687
688 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
689 {
690         int i;
691         int nr_pages = 1 << order;
692
693         __SetPageHead(page);
694         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
695                 struct page *p = page + i;
696                 set_page_count(p, 0);
697                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
698                 set_compound_head(p, page);
699         }
700
701         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
702         set_compound_order(page, order);
703         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
704         if (hpage_pincount_available(page))
705                 atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
706 }
707
708 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
709 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
710
711 bool _debug_pagealloc_enabled_early __read_mostly
712                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
713 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled_early);
714 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
715 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
716
717 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
718
719 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
720 {
721         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled_early);
722 }
723 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
724
725 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
726 {
727         unsigned long res;
728
729         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
730                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
731                 return 0;
732         }
733         _debug_guardpage_minorder = res;
734         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
735         return 0;
736 }
737 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
738
739 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
740                                 unsigned int order, int migratetype)
741 {
742         if (!debug_guardpage_enabled())
743                 return false;
744
745         if (order >= debug_guardpage_minorder())
746                 return false;
747
748         __SetPageGuard(page);
749         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
750         set_page_private(page, order);
751         /* Guard pages are not available for any usage */
752         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
753
754         return true;
755 }
756
757 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
758                                 unsigned int order, int migratetype)
759 {
760         if (!debug_guardpage_enabled())
761                 return;
762
763         __ClearPageGuard(page);
764
765         set_page_private(page, 0);
766         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
767                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
768 }
769 #else
770 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
771                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
772 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
773                                 unsigned int order, int migratetype) {}
774 #endif
775
776 /*
777  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
778  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
779  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
780  * enabled, and then make decisions.
781  */
782 void init_mem_debugging_and_hardening(void)
783 {
784         bool page_poisoning_requested = false;
785
786 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
787         /*
788          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
789          * either of those options are enabled, enable poisoning.
790          */
791         if (page_poisoning_enabled() ||
792              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
793               debug_pagealloc_enabled())) {
794                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
795                 page_poisoning_requested = true;
796         }
797 #endif
798
799         if (_init_on_alloc_enabled_early) {
800                 if (page_poisoning_requested)
801                         pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
802                                 "will take precedence over init_on_alloc\n");
803                 else
804                         static_branch_enable(&init_on_alloc);
805         }
806         if (_init_on_free_enabled_early) {
807                 if (page_poisoning_requested)
808                         pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
809                                 "will take precedence over init_on_free\n");
810                 else
811                         static_branch_enable(&init_on_free);
812         }
813
814 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
815         if (!debug_pagealloc_enabled())
816                 return;
817
818         static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
819
820         if (!debug_guardpage_minorder())
821                 return;
822
823         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
824 #endif
825 }
826
827 static inline void set_buddy_order(struct page *page, unsigned int order)
828 {
829         set_page_private(page, order);
830         __SetPageBuddy(page);
831 }
832
833 /*
834  * This function checks whether a page is free && is the buddy
835  * we can coalesce a page and its buddy if
836  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
837  * (b) the buddy is in the buddy system &&
838  * (c) a page and its buddy have the same order &&
839  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
840  *
841  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
842  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
843  *
844  * For recording page's order, we use page_private(page).
845  */
846 static inline bool page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
847                                                         unsigned int order)
848 {
849         if (!page_is_guard(buddy) && !PageBuddy(buddy))
850                 return false;
851
852         if (buddy_order(buddy) != order)
853                 return false;
854
855         /*
856          * zone check is done late to avoid uselessly calculating
857          * zone/node ids for pages that could never merge.
858          */
859         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
860                 return false;
861
862         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
863
864         return true;
865 }
866
867 #ifdef CONFIG_COMPACTION
868 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
869 {
870         struct capture_control *capc = current->capture_control;
871
872         return unlikely(capc) &&
873                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
874                 !capc->page &&
875                 capc->cc->zone == zone ? capc : NULL;
876 }
877
878 static inline bool
879 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
880                    int order, int migratetype)
881 {
882         if (!capc || order != capc->cc->order)
883                 return false;
884
885         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
886         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
887             is_migrate_isolate(migratetype))
888                 return false;
889
890         /*
891          * Do not let lower order allocations pollute a movable pageblock.
892          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
893          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
894          * have trouble finding a high-order free page.
895          */
896         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
897                 return false;
898
899         capc->page = page;
900         return true;
901 }
902
903 #else
904 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
905 {
906         return NULL;
907 }
908
909 static inline bool
910 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
911                    int order, int migratetype)
912 {
913         return false;
914 }
915 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
916
917 /* Used for pages not on another list */
918 static inline void add_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
919                                     unsigned int order, int migratetype)
920 {
921         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
922
923         list_add(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
924         area->nr_free++;
925 }
926
927 /* Used for pages not on another list */
928 static inline void add_to_free_list_tail(struct page *page, struct zone *zone,
929                                          unsigned int order, int migratetype)
930 {
931         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
932
933         list_add_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
934         area->nr_free++;
935 }
936
937 /*
938  * Used for pages which are on another list. Move the pages to the tail
939  * of the list - so the moved pages won't immediately be considered for
940  * allocation again (e.g., optimization for memory onlining).
941  */
942 static inline void move_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
943                                      unsigned int order, int migratetype)
944 {
945         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
946
947         list_move_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
948 }
949
950 static inline void del_page_from_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
951                                            unsigned int order)
952 {
953         /* clear reported state and update reported page count */
954         if (page_reported(page))
955                 __ClearPageReported(page);
956
957         list_del(&page->lru);
958         __ClearPageBuddy(page);
959         set_page_private(page, 0);
960         zone->free_area[order].nr_free--;
961 }
962
963 /*
964  * If this is not the largest possible page, check if the buddy
965  * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
966  * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
967  * that is happening, add the free page to the tail of the list
968  * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
969  * as a higher order page
970  */
971 static inline bool
972 buddy_merge_likely(unsigned long pfn, unsigned long buddy_pfn,
973                    struct page *page, unsigned int order)
974 {
975         struct page *higher_page, *higher_buddy;
976         unsigned long combined_pfn;
977
978         if (order >= MAX_ORDER - 2)
979                 return false;
980
981         if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
982                 return false;
983
984         combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
985         higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
986         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
987         higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
988
989         return pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
990                page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1);
991 }
992
993 /*
994  * Freeing function for a buddy system allocator.
995  *
996  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
997  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
998  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
999  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
1000  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
1001  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
1002  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
1003  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
1004  * parts of the VM system.
1005  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
1006  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
1007  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
1008  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
1009  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
1010  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
1011  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
1012  * triggers coalescing into a block of larger size.
1013  *
1014  * -- nyc
1015  */
1016
1017 static inline void __free_one_page(struct page *page,
1018                 unsigned long pfn,
1019                 struct zone *zone, unsigned int order,
1020                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1021 {
1022         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
1023         unsigned long buddy_pfn;
1024         unsigned long combined_pfn;
1025         unsigned int max_order;
1026         struct page *buddy;
1027         bool to_tail;
1028
1029         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER - 1, pageblock_order);
1030
1031         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
1032         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
1033
1034         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
1035         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
1036                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
1037
1038         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
1039         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1040
1041 continue_merging:
1042         while (order < max_order) {
1043                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
1044                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1045                                                                 migratetype);
1046                         return;
1047                 }
1048                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1049                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1050
1051                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
1052                         goto done_merging;
1053                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
1054                         goto done_merging;
1055                 /*
1056                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
1057                  * merge with it and move up one order.
1058                  */
1059                 if (page_is_guard(buddy))
1060                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
1061                 else
1062                         del_page_from_free_list(buddy, zone, order);
1063                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1064                 page = page + (combined_pfn - pfn);
1065                 pfn = combined_pfn;
1066                 order++;
1067         }
1068         if (order < MAX_ORDER - 1) {
1069                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
1070                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
1071                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
1072                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
1073                  *
1074                  * We don't want to hit this code for the more frequent
1075                  * low-order merging.
1076                  */
1077                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
1078                         int buddy_mt;
1079
1080                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1081                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1082                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
1083
1084                         if (migratetype != buddy_mt
1085                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
1086                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
1087                                 goto done_merging;
1088                 }
1089                 max_order = order + 1;
1090                 goto continue_merging;
1091         }
1092
1093 done_merging:
1094         set_buddy_order(page, order);
1095
1096         if (fpi_flags & FPI_TO_TAIL)
1097                 to_tail = true;
1098         else if (is_shuffle_order(order))
1099                 to_tail = shuffle_pick_tail();
1100         else
1101                 to_tail = buddy_merge_likely(pfn, buddy_pfn, page, order);
1102
1103         if (to_tail)
1104                 add_to_free_list_tail(page, zone, order, migratetype);
1105         else
1106                 add_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
1107
1108         /* Notify page reporting subsystem of freed page */
1109         if (!(fpi_flags & FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY))
1110                 page_reporting_notify_free(order);
1111 }
1112
1113 /*
1114  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
1115  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
1116  * check if necessary.
1117  */
1118 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
1119                                         unsigned long check_flags)
1120 {
1121         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1122                 return false;
1123
1124         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1125                         page_ref_count(page) |
1126 #ifdef CONFIG_MEMCG
1127                         page->memcg_data |
1128 #endif
1129                         (page->flags & check_flags)))
1130                 return false;
1131
1132         return true;
1133 }
1134
1135 static const char *page_bad_reason(struct page *page, unsigned long flags)
1136 {
1137         const char *bad_reason = NULL;
1138
1139         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1140                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1141         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1142                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1143         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1144                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1145         if (unlikely(page->flags & flags)) {
1146                 if (flags == PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
1147                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag(s) set";
1148                 else
1149                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1150         }
1151 #ifdef CONFIG_MEMCG
1152         if (unlikely(page->memcg_data))
1153                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1154 #endif
1155         return bad_reason;
1156 }
1157
1158 static void check_free_page_bad(struct page *page)
1159 {
1160         bad_page(page,
1161                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE));
1162 }
1163
1164 static inline int check_free_page(struct page *page)
1165 {
1166         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1167                 return 0;
1168
1169         /* Something has gone sideways, find it */
1170         check_free_page_bad(page);
1171         return 1;
1172 }
1173
1174 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1175 {
1176         int ret = 1;
1177
1178         /*
1179          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1180          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1181          */
1182         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1183
1184         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1185                 ret = 0;
1186                 goto out;
1187         }
1188         switch (page - head_page) {
1189         case 1:
1190                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1191                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1192                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount");
1193                         goto out;
1194                 }
1195                 break;
1196         case 2:
1197                 /*
1198                  * the second tail page: ->mapping is
1199                  * deferred_list.next -- ignore value.
1200                  */
1201                 break;
1202         default:
1203                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1204                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page");
1205                         goto out;
1206                 }
1207                 break;
1208         }
1209         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1210                 bad_page(page, "PageTail not set");
1211                 goto out;
1212         }
1213         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1214                 bad_page(page, "compound_head not consistent");
1215                 goto out;
1216         }
1217         ret = 0;
1218 out:
1219         page->mapping = NULL;
1220         clear_compound_head(page);
1221         return ret;
1222 }
1223
1224 static void kernel_init_free_pages(struct page *page, int numpages, bool zero_tags)
1225 {
1226         int i;
1227
1228         if (zero_tags) {
1229                 for (i = 0; i < numpages; i++)
1230                         tag_clear_highpage(page + i);
1231                 return;
1232         }
1233
1234         /* s390's use of memset() could override KASAN redzones. */
1235         kasan_disable_current();
1236         for (i = 0; i < numpages; i++) {
1237                 u8 tag = page_kasan_tag(page + i);
1238                 page_kasan_tag_reset(page + i);
1239                 clear_highpage(page + i);
1240                 page_kasan_tag_set(page + i, tag);
1241         }
1242         kasan_enable_current();
1243 }
1244
1245 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1246                         unsigned int order, bool check_free, fpi_t fpi_flags)
1247 {
1248         int bad = 0;
1249         bool skip_kasan_poison = should_skip_kasan_poison(page, fpi_flags);
1250
1251         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1252
1253         trace_mm_page_free(page, order);
1254
1255         if (unlikely(PageHWPoison(page)) && !order) {
1256                 /*
1257                  * Do not let hwpoison pages hit pcplists/buddy
1258                  * Untie memcg state and reset page's owner
1259                  */
1260                 if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1261                         __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1262                 reset_page_owner(page, order);
1263                 return false;
1264         }
1265
1266         /*
1267          * Check tail pages before head page information is cleared to
1268          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1269          */
1270         if (unlikely(order)) {
1271                 bool compound = PageCompound(page);
1272                 int i;
1273
1274                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1275
1276                 if (compound)
1277                         ClearPageDoubleMap(page);
1278                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1279                         if (compound)
1280                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1281                         if (unlikely(check_free_page(page + i))) {
1282                                 bad++;
1283                                 continue;
1284                         }
1285                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1286                 }
1287         }
1288         if (PageMappingFlags(page))
1289                 page->mapping = NULL;
1290         if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1291                 __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1292         if (check_free)
1293                 bad += check_free_page(page);
1294         if (bad)
1295                 return false;
1296
1297         page_cpupid_reset_last(page);
1298         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1299         reset_page_owner(page, order);
1300
1301         if (!PageHighMem(page)) {
1302                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1303                                            PAGE_SIZE << order);
1304                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1305                                            PAGE_SIZE << order);
1306         }
1307
1308         kernel_poison_pages(page, 1 << order);
1309
1310         /*
1311          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1312          * kasan_free_pages and kernel_init_free_pages must be
1313          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1314          *
1315          * With hardware tag-based KASAN, memory tags must be set before the
1316          * page becomes unavailable via debug_pagealloc or arch_free_page.
1317          */
1318         if (kasan_has_integrated_init()) {
1319                 if (!skip_kasan_poison)
1320                         kasan_free_pages(page, order);
1321         } else {
1322                 bool init = want_init_on_free();
1323
1324                 if (init)
1325                         kernel_init_free_pages(page, 1 << order, false);
1326                 if (!skip_kasan_poison)
1327                         kasan_poison_pages(page, order, init);
1328         }
1329
1330         /*
1331          * arch_free_page() can make the page's contents inaccessible.  s390
1332          * does this.  So nothing which can access the page's contents should
1333          * happen after this.
1334          */
1335         arch_free_page(page, order);
1336
1337         debug_pagealloc_unmap_pages(page, 1 << order);
1338
1339         return true;
1340 }
1341
1342 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1343 /*
1344  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked immediately when being freed
1345  * to pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are also rechecked when
1346  * moved from pcp lists to free lists.
1347  */
1348 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1349 {
1350         return free_pages_prepare(page, 0, true, FPI_NONE);
1351 }
1352
1353 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1354 {
1355         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1356                 return check_free_page(page);
1357         else
1358                 return false;
1359 }
1360 #else
1361 /*
1362  * With DEBUG_VM disabled, order-0 pages being freed are checked only when
1363  * moving from pcp lists to free list in order to reduce overhead. With
1364  * debug_pagealloc enabled, they are checked also immediately when being freed
1365  * to the pcp lists.
1366  */
1367 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1368 {
1369         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1370                 return free_pages_prepare(page, 0, true, FPI_NONE);
1371         else
1372                 return free_pages_prepare(page, 0, false, FPI_NONE);
1373 }
1374
1375 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1376 {
1377         return check_free_page(page);
1378 }
1379 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1380
1381 static inline void prefetch_buddy(struct page *page)
1382 {
1383         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1384         unsigned long buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, 0);
1385         struct page *buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1386
1387         prefetch(buddy);
1388 }
1389
1390 /*
1391  * Frees a number of pages from the PCP lists
1392  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1393  * count is the number of pages to free.
1394  *
1395  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1396  * see if this freeing clears that state.
1397  *
1398  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1399  * pinned" detection logic.
1400  */
1401 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1402                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1403 {
1404         int migratetype = 0;
1405         int batch_free = 0;
1406         int prefetch_nr = READ_ONCE(pcp->batch);
1407         bool isolated_pageblocks;
1408         struct page *page, *tmp;
1409         LIST_HEAD(head);
1410
1411         /*
1412          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1413          * below while (list_empty(list)) loop.
1414          */
1415         count = min(pcp->count, count);
1416         while (count) {
1417                 struct list_head *list;
1418
1419                 /*
1420                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1421                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1422                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1423                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1424                  * lists
1425                  */
1426                 do {
1427                         batch_free++;
1428                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1429                                 migratetype = 0;
1430                         list = &pcp->lists[migratetype];
1431                 } while (list_empty(list));
1432
1433                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1434                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1435                         batch_free = count;
1436
1437                 do {
1438                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1439                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1440                         list_del(&page->lru);
1441                         pcp->count--;
1442
1443                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1444                                 continue;
1445
1446                         list_add_tail(&page->lru, &head);
1447
1448                         /*
1449                          * We are going to put the page back to the global
1450                          * pool, prefetch its buddy to speed up later access
1451                          * under zone->lock. It is believed the overhead of
1452                          * an additional test and calculating buddy_pfn here
1453                          * can be offset by reduced memory latency later. To
1454                          * avoid excessive prefetching due to large count, only
1455                          * prefetch buddy for the first pcp->batch nr of pages.
1456                          */
1457                         if (prefetch_nr) {
1458                                 prefetch_buddy(page);
1459                                 prefetch_nr--;
1460                         }
1461                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1462         }
1463
1464         spin_lock(&zone->lock);
1465         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1466
1467         /*
1468          * Use safe version since after __free_one_page(),
1469          * page->lru.next will not point to original list.
1470          */
1471         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &head, lru) {
1472                 int mt = get_pcppage_migratetype(page);
1473                 /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1474                 VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1475                 /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1476                 if (unlikely(isolated_pageblocks))
1477                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1478
1479                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt, FPI_NONE);
1480                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1481         }
1482         spin_unlock(&zone->lock);
1483 }
1484
1485 static void free_one_page(struct zone *zone,
1486                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1487                                 unsigned int order,
1488                                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1489 {
1490         spin_lock(&zone->lock);
1491         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1492                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1493                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1494         }
1495         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1496         spin_unlock(&zone->lock);
1497 }
1498
1499 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1500                                 unsigned long zone, int nid)
1501 {
1502         mm_zero_struct_page(page);
1503         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1504         init_page_count(page);
1505         page_mapcount_reset(page);
1506         page_cpupid_reset_last(page);
1507         page_kasan_tag_reset(page);
1508
1509         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1510 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1511         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1512         if (!is_highmem_idx(zone))
1513                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1514 #endif
1515 }
1516
1517 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1518 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1519 {
1520         pg_data_t *pgdat;
1521         int nid, zid;
1522
1523         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1524                 return;
1525
1526         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1527         pgdat = NODE_DATA(nid);
1528
1529         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1530                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1531
1532                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1533                         break;
1534         }
1535         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1536 }
1537 #else
1538 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1539 {
1540 }
1541 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1542
1543 /*
1544  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1545  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1546  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1547  * sent to the buddy page allocator.
1548  */
1549 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1550 {
1551         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1552         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1553
1554         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1555                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1556                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1557
1558                         init_reserved_page(start_pfn);
1559
1560                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1561                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1562
1563                         /*
1564                          * no need for atomic set_bit because the struct
1565                          * page is not visible yet so nobody should
1566                          * access it yet.
1567                          */
1568                         __SetPageReserved(page);
1569                 }
1570         }
1571 }
1572
1573 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
1574                             fpi_t fpi_flags)
1575 {
1576         unsigned long flags;
1577         int migratetype;
1578         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1579
1580         if (!free_pages_prepare(page, order, true, fpi_flags))
1581                 return;
1582
1583         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1584         local_irq_save(flags);
1585         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1586         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype,
1587                       fpi_flags);
1588         local_irq_restore(flags);
1589 }
1590
1591 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1592 {
1593         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1594         struct page *p = page;
1595         unsigned int loop;
1596
1597         /*
1598          * When initializing the memmap, __init_single_page() sets the refcount
1599          * of all pages to 1 ("allocated"/"not free"). We have to set the
1600          * refcount of all involved pages to 0.
1601          */
1602         prefetchw(p);
1603         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1604                 prefetchw(p + 1);
1605                 __ClearPageReserved(p);
1606                 set_page_count(p, 0);
1607         }
1608         __ClearPageReserved(p);
1609         set_page_count(p, 0);
1610
1611         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1612
1613         /*
1614          * Bypass PCP and place fresh pages right to the tail, primarily
1615          * relevant for memory onlining.
1616          */
1617         __free_pages_ok(page, order, FPI_TO_TAIL | FPI_SKIP_KASAN_POISON);
1618 }
1619
1620 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
1621
1622 /*
1623  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1624  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1625  * treats start/end as pfns.
1626  */
1627 struct mminit_pfnnid_cache {
1628         unsigned long last_start;
1629         unsigned long last_end;
1630         int last_nid;
1631 };
1632
1633 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1634
1635 /*
1636  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
1637  */
1638 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1639                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1640 {
1641         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1642         int nid;
1643
1644         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
1645                 return state->last_nid;
1646
1647         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
1648         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1649                 state->last_start = start_pfn;
1650                 state->last_end = end_pfn;
1651                 state->last_nid = nid;
1652         }
1653
1654         return nid;
1655 }
1656
1657 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1658 {
1659         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1660         int nid;
1661
1662         spin_lock(&early_pfn_lock);
1663         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1664         if (nid < 0)
1665                 nid = first_online_node;
1666         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1667
1668         return nid;
1669 }
1670 #endif /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
1671
1672 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1673                                                         unsigned int order)
1674 {
1675         if (early_page_uninitialised(pfn))
1676                 return;
1677         __free_pages_core(page, order);
1678 }
1679
1680 /*
1681  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1682  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1683  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1684  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1685  * pageblocks.
1686  *
1687  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1688  *
1689  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1690  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1691  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1692  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1693  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1694  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1695  * page in a pageblock.
1696  */
1697 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1698                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1699 {
1700         struct page *start_page;
1701         struct page *end_page;
1702
1703         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1704         end_pfn--;
1705
1706         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1707                 return NULL;
1708
1709         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1710         if (!start_page)
1711                 return NULL;
1712
1713         if (page_zone(start_page) != zone)
1714                 return NULL;
1715
1716         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1717
1718         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1719         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1720                 return NULL;
1721
1722         return start_page;
1723 }
1724
1725 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1726 {
1727         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1728         unsigned long block_end_pfn;
1729
1730         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1731         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1732                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1733                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1734
1735                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1736
1737                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1738                                              block_end_pfn, zone))
1739                         return;
1740                 cond_resched();
1741         }
1742
1743         /* We confirm that there is no hole */
1744         zone->contiguous = true;
1745 }
1746
1747 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1748 {
1749         zone->contiguous = false;
1750 }
1751
1752 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1753 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1754                                        unsigned long nr_pages)
1755 {
1756         struct page *page;
1757         unsigned long i;
1758
1759         if (!nr_pages)
1760                 return;
1761
1762         page = pfn_to_page(pfn);
1763
1764         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1765         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1766             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1767                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1768                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1769                 return;
1770         }
1771
1772         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1773                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1774                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1775                 __free_pages_core(page, 0);
1776         }
1777 }
1778
1779 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1780 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1781 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1782
1783 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1784 {
1785         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1786                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1787 }
1788
1789 /*
1790  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1791  *
1792  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1793  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1794  * function is optimized out.
1795  *
1796  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1797  * of the head pfn.
1798  */
1799 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1800 {
1801         if (!pfn_valid_within(pfn))
1802                 return false;
1803         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1804                 return false;
1805         return true;
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1810  * pageblock_nr_pages sizes.
1811  */
1812 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1813                                        unsigned long end_pfn)
1814 {
1815         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1816         unsigned long nr_free = 0;
1817
1818         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1819                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1820                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1821                         nr_free = 0;
1822                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1823                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1824                         nr_free = 1;
1825                 } else {
1826                         nr_free++;
1827                 }
1828         }
1829         /* Free the last block of pages to allocator */
1830         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1831 }
1832
1833 /*
1834  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1835  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1836  * Return number of pages initialized.
1837  */
1838 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1839                                                  unsigned long pfn,
1840                                                  unsigned long end_pfn)
1841 {
1842         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1843         int nid = zone_to_nid(zone);
1844         unsigned long nr_pages = 0;
1845         int zid = zone_idx(zone);
1846         struct page *page = NULL;
1847
1848         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1849                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1850                         page = NULL;
1851                         continue;
1852                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1853                         page = pfn_to_page(pfn);
1854                 } else {
1855                         page++;
1856                 }
1857                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1858                 nr_pages++;
1859         }
1860         return (nr_pages);
1861 }
1862
1863 /*
1864  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1865  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1866  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1867  * return false indicating there are no valid ranges left.
1868  */
1869 static bool __init
1870 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1871                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1872                                     unsigned long first_init_pfn)
1873 {
1874         u64 j;
1875
1876         /*
1877          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
1878          * already been initialized. We don't need to do anything with them
1879          * so we just need to flush them out of the system.
1880          */
1881         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
1882                 if (*epfn <= first_init_pfn)
1883                         continue;
1884                 if (*spfn < first_init_pfn)
1885                         *spfn = first_init_pfn;
1886                 *i = j;
1887                 return true;
1888         }
1889
1890         return false;
1891 }
1892
1893 /*
1894  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1895  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
1896  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1897  * page in __free_one_page()).
1898  *
1899  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
1900  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
1901  * any issues with the buddy page computation.
1902  */
1903 static unsigned long __init
1904 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
1905                        unsigned long *end_pfn)
1906 {
1907         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
1908         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
1909         unsigned long nr_pages = 0;
1910         u64 j = *i;
1911
1912         /* First we loop through and initialize the page values */
1913         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
1914                 unsigned long t;
1915
1916                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
1917                         break;
1918
1919                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
1920                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
1921
1922                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
1923                         *start_pfn = mo_pfn;
1924                         break;
1925                 }
1926         }
1927
1928         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
1929         swap(j, *i);
1930
1931         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
1932                 unsigned long t;
1933
1934                 if (mo_pfn <= spfn)
1935                         break;
1936
1937                 t = min(mo_pfn, epfn);
1938                 deferred_free_pages(spfn, t);
1939
1940                 if (mo_pfn <= epfn)
1941                         break;
1942         }
1943
1944         return nr_pages;
1945 }
1946
1947 static void __init
1948 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
1949                            void *arg)
1950 {
1951         unsigned long spfn, epfn;
1952         struct zone *zone = arg;
1953         u64 i;
1954
1955         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
1956
1957         /*
1958          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
1959          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
1960          */
1961         while (spfn < end_pfn) {
1962                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
1963                 cond_resched();
1964         }
1965 }
1966
1967 /* An arch may override for more concurrency. */
1968 __weak int __init
1969 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
1970 {
1971         return 1;
1972 }
1973
1974 /* Initialise remaining memory on a node */
1975 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1976 {
1977         pg_data_t *pgdat = data;
1978         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1979         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
1980         unsigned long first_init_pfn, flags;
1981         unsigned long start = jiffies;
1982         struct zone *zone;
1983         int zid, max_threads;
1984         u64 i;
1985
1986         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1987         if (!cpumask_empty(cpumask))
1988                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1989
1990         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1991         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1992         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1993                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1994                 pgdat_init_report_one_done();
1995                 return 0;
1996         }
1997
1998         /* Sanity check boundaries */
1999         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2000         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2001         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2002
2003         /*
2004          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2005          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2006          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2007          */
2008         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2009
2010         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2011         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2012                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2013                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2014                         break;
2015         }
2016
2017         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2018         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2019                                                  first_init_pfn))
2020                 goto zone_empty;
2021
2022         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2023
2024         while (spfn < epfn) {
2025                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2026                 struct padata_mt_job job = {
2027                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2028                         .fn_arg      = zone,
2029                         .start       = spfn,
2030                         .size        = epfn_align - spfn,
2031                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2032                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2033                         .max_threads = max_threads,
2034                 };
2035
2036                 padata_do_multithreaded(&job);
2037                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2038                                                     epfn_align);
2039         }
2040 zone_empty:
2041         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2042         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2043
2044         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2045                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2046
2047         pgdat_init_report_one_done();
2048         return 0;
2049 }
2050
2051 /*
2052  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2053  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2054  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2055  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2056  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2057  *
2058  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2059  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2060  * enough pages to satisfy the allocation.
2061  *
2062  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2063  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2064  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2065  */
2066 static noinline bool __init
2067 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2068 {
2069         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2070         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2071         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2072         unsigned long spfn, epfn, flags;
2073         unsigned long nr_pages = 0;
2074         u64 i;
2075
2076         /* Only the last zone may have deferred pages */
2077         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2078                 return false;
2079
2080         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2081
2082         /*
2083          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2084          * true, as there might be enough pages already.
2085          */
2086         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2087                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2088                 return true;
2089         }
2090
2091         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2092         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2093                                                  first_deferred_pfn)) {
2094                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2095                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2096                 /* Retry only once. */
2097                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2098         }
2099
2100         /*
2101          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2102          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2103          * allocator.
2104          */
2105         while (spfn < epfn) {
2106                 /* update our first deferred PFN for this section */
2107                 first_deferred_pfn = spfn;
2108
2109                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2110                 touch_nmi_watchdog();
2111
2112                 /* We should only stop along section boundaries */
2113                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2114                         continue;
2115
2116                 /* If our quota has been met we can stop here */
2117                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2118                         break;
2119         }
2120
2121         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2122         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2123
2124         return nr_pages > 0;
2125 }
2126
2127 /*
2128  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
2129  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
2130  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
2131  * and to ensure that the function body gets unloaded.
2132  */
2133 static bool __ref
2134 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2135 {
2136         return deferred_grow_zone(zone, order);
2137 }
2138
2139 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2140
2141 void __init page_alloc_init_late(void)
2142 {
2143         struct zone *zone;
2144         int nid;
2145
2146 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2147
2148         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2149         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2150         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2151                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2152         }
2153
2154         /* Block until all are initialised */
2155         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2156
2157         /*
2158          * The number of managed pages has changed due to the initialisation
2159          * so the pcpu batch and high limits needs to be updated or the limits
2160          * will be artificially small.
2161          */
2162         for_each_populated_zone(zone)
2163                 zone_pcp_update(zone);
2164
2165         /*
2166          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2167          * on-demand struct page initialization.
2168          */
2169         static_branch_disable(&deferred_pages);
2170
2171         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2172         files_maxfiles_init();
2173 #endif
2174
2175         buffer_init();
2176
2177         /* Discard memblock private memory */
2178         memblock_discard();
2179
2180         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2181                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2182
2183         for_each_populated_zone(zone)
2184                 set_zone_contiguous(zone);
2185 }
2186
2187 #ifdef CONFIG_CMA
2188 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
2189 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2190 {
2191         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2192         struct page *p = page;
2193
2194         do {
2195                 __ClearPageReserved(p);
2196                 set_page_count(p, 0);
2197         } while (++p, --i);
2198
2199         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2200
2201         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
2202                 i = pageblock_nr_pages;
2203                 p = page;
2204                 do {
2205                         set_page_refcounted(p);
2206                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
2207                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
2208                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
2209         } else {
2210                 set_page_refcounted(page);
2211                 __free_pages(page, pageblock_order);
2212         }
2213
2214         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2215         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2216 }
2217 #endif
2218
2219 /*
2220  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
2221  * Please do not alter this order without good reasons and regression
2222  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
2223  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
2224  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
2225  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
2226  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
2227  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
2228  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
2229  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
2230  *
2231  * -- nyc
2232  */
2233 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
2234         int low, int high, int migratetype)
2235 {
2236         unsigned long size = 1 << high;
2237
2238         while (high > low) {
2239                 high--;
2240                 size >>= 1;
2241                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
2242
2243                 /*
2244                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
2245                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
2246                  * Corresponding page table entries will not be touched,
2247                  * pages will stay not present in virtual address space
2248                  */
2249                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
2250                         continue;
2251
2252                 add_to_free_list(&page[size], zone, high, migratetype);
2253                 set_buddy_order(&page[size], high);
2254         }
2255 }
2256
2257 static void check_new_page_bad(struct page *page)
2258 {
2259         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
2260                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
2261                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
2262                 return;
2263         }
2264
2265         bad_page(page,
2266                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP));
2267 }
2268
2269 /*
2270  * This page is about to be returned from the page allocator
2271  */
2272 static inline int check_new_page(struct page *page)
2273 {
2274         if (likely(page_expected_state(page,
2275                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2276                 return 0;
2277
2278         check_new_page_bad(page);
2279         return 1;
2280 }
2281
2282 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
2283 /*
2284  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked for expected state when
2285  * being allocated from pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are
2286  * also checked when pcp lists are refilled from the free lists.
2287  */
2288 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page)
2289 {
2290         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2291                 return check_new_page(page);
2292         else
2293                 return false;
2294 }
2295
2296 static inline bool check_new_pcp(struct page *page)
2297 {
2298         return check_new_page(page);
2299 }
2300 #else
2301 /*
2302  * With DEBUG_VM disabled, free order-0 pages are checked for expected state
2303  * when pcp lists are being refilled from the free lists. With debug_pagealloc
2304  * enabled, they are also checked when being allocated from the pcp lists.
2305  */
2306 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page)
2307 {
2308         return check_new_page(page);
2309 }
2310 static inline bool check_new_pcp(struct page *page)
2311 {
2312         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2313                 return check_new_page(page);
2314         else
2315                 return false;
2316 }
2317 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
2318
2319 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2320 {
2321         int i;
2322         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2323                 struct page *p = page + i;
2324
2325                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2326                         return true;
2327         }
2328
2329         return false;
2330 }
2331
2332 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2333                                 gfp_t gfp_flags)
2334 {
2335         set_page_private(page, 0);
2336         set_page_refcounted(page);
2337
2338         arch_alloc_page(page, order);
2339         debug_pagealloc_map_pages(page, 1 << order);
2340
2341         /*
2342          * Page unpoisoning must happen before memory initialization.
2343          * Otherwise, the poison pattern will be overwritten for __GFP_ZERO
2344          * allocations and the page unpoisoning code will complain.
2345          */
2346         kernel_unpoison_pages(page, 1 << order);
2347
2348         /*
2349          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
2350          * kasan_alloc_pages and kernel_init_free_pages must be
2351          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
2352          */
2353         if (kasan_has_integrated_init()) {
2354                 kasan_alloc_pages(page, order, gfp_flags);
2355         } else {
2356                 bool init = !want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_flags);
2357
2358                 kasan_unpoison_pages(page, order, init);
2359                 if (init)
2360                         kernel_init_free_pages(page, 1 << order,
2361                                                gfp_flags & __GFP_ZEROTAGS);
2362         }
2363
2364         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2365 }
2366
2367 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2368                                                         unsigned int alloc_flags)
2369 {
2370         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2371
2372         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2373                 prep_compound_page(page, order);
2374
2375         /*
2376          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2377          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2378          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2379          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2380          */
2381         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2382                 set_page_pfmemalloc(page);
2383         else
2384                 clear_page_pfmemalloc(page);
2385 }
2386
2387 /*
2388  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2389  * the smallest available page from the freelists
2390  */
2391 static __always_inline
2392 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2393                                                 int migratetype)
2394 {
2395         unsigned int current_order;
2396         struct free_area *area;
2397         struct page *page;
2398
2399         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2400         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2401                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2402                 page = get_page_from_free_area(area, migratetype);
2403                 if (!page)
2404                         continue;
2405                 del_page_from_free_list(page, zone, current_order);
2406                 expand(zone, page, order, current_order, migratetype);
2407                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2408                 return page;
2409         }
2410
2411         return NULL;
2412 }
2413
2414
2415 /*
2416  * This array describes the order lists are fallen back to when
2417  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2418  */
2419 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
2420         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2421         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2422         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2423 #ifdef CONFIG_CMA
2424         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2425 #endif
2426 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2427         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2428 #endif
2429 };
2430
2431 #ifdef CONFIG_CMA
2432 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2433                                         unsigned int order)
2434 {
2435         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2436 }
2437 #else
2438 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2439                                         unsigned int order) { return NULL; }
2440 #endif
2441
2442 /*
2443  * Move the free pages in a range to the freelist tail of the requested type.
2444  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2445  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2446  */
2447 static int move_freepages(struct zone *zone,
2448                           unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2449                           int migratetype, int *num_movable)
2450 {
2451         struct page *page;
2452         unsigned long pfn;
2453         unsigned int order;
2454         int pages_moved = 0;
2455
2456         for (pfn = start_pfn; pfn <= end_pfn;) {
2457                 if (!pfn_valid_within(pfn)) {
2458                         pfn++;
2459                         continue;
2460                 }
2461
2462                 page = pfn_to_page(pfn);
2463                 if (!PageBuddy(page)) {
2464                         /*
2465                          * We assume that pages that could be isolated for
2466                          * migration are movable. But we don't actually try
2467                          * isolating, as that would be expensive.
2468                          */
2469                         if (num_movable &&
2470                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2471                                 (*num_movable)++;
2472                         pfn++;
2473                         continue;
2474                 }
2475
2476                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2477                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2478                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
2479
2480                 order = buddy_order(page);
2481                 move_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
2482                 pfn += 1 << order;
2483                 pages_moved += 1 << order;
2484         }
2485
2486         return pages_moved;
2487 }
2488
2489 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2490                                 int migratetype, int *num_movable)
2491 {
2492         unsigned long start_pfn, end_pfn, pfn;
2493
2494         if (num_movable)
2495                 *num_movable = 0;
2496
2497         pfn = page_to_pfn(page);
2498         start_pfn = pfn & ~(pageblock_nr_pages - 1);
2499         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2500
2501         /* Do not cross zone boundaries */
2502         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2503                 start_pfn = pfn;
2504         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2505                 return 0;
2506
2507         return move_freepages(zone, start_pfn, end_pfn, migratetype,
2508                                                                 num_movable);
2509 }
2510
2511 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2512                                         int start_order, int migratetype)
2513 {
2514         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2515
2516         while (nr_pageblocks--) {
2517                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2518                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2519         }
2520 }
2521
2522 /*
2523  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2524  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2525  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2526  *
2527  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2528  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2529  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2530  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2531  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2532  * pageblocks.
2533  */
2534 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2535 {
2536         /*
2537          * Leaving this order check is intended, although there is
2538          * relaxed order check in next check. The reason is that
2539          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2540          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2541          * so could be changed anytime.
2542          */
2543         if (order >= pageblock_order)
2544                 return true;
2545
2546         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2547                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2548                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2549                 page_group_by_mobility_disabled)
2550                 return true;
2551
2552         return false;
2553 }
2554
2555 static inline bool boost_watermark(struct zone *zone)
2556 {
2557         unsigned long max_boost;
2558
2559         if (!watermark_boost_factor)
2560                 return false;
2561         /*
2562          * Don't bother in zones that are unlikely to produce results.
2563          * On small machines, including kdump capture kernels running
2564          * in a small area, boosting the watermark can cause an out of
2565          * memory situation immediately.
2566          */
2567         if ((pageblock_nr_pages * 4) > zone_managed_pages(zone))
2568                 return false;
2569
2570         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2571                         watermark_boost_factor, 10000);
2572
2573         /*
2574          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2575          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2576          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2577          * allocations that early means that reclaim is not going
2578          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2579          * boosted watermark resulting in a hang.
2580          */
2581         if (!max_boost)
2582                 return false;
2583
2584         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2585
2586         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2587                 max_boost);
2588
2589         return true;
2590 }
2591
2592 /*
2593  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2594  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2595  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2596  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2597  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2598  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2599  */
2600 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2601                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2602 {
2603         unsigned int current_order = buddy_order(page);
2604         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2605         int old_block_type;
2606
2607         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2608
2609         /*
2610          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2611          * highatomic accounting.
2612          */
2613         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2614                 goto single_page;
2615
2616         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2617         if (current_order >= pageblock_order) {
2618                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2619                 goto single_page;
2620         }
2621
2622         /*
2623          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2624          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2625          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2626          */
2627         if (boost_watermark(zone) && (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD))
2628                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2629
2630         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2631         if (!whole_block)
2632                 goto single_page;
2633
2634         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2635                                                 &movable_pages);
2636         /*
2637          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2638          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2639          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2640          */
2641         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2642                 alike_pages = movable_pages;
2643         } else {
2644                 /*
2645                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2646                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2647                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2648                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2649                  * exact migratetype of non-movable pages.
2650                  */
2651                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2652                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2653                                                 - (free_pages + movable_pages);
2654                 else
2655                         alike_pages = 0;
2656         }
2657
2658         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2659         if (!free_pages)
2660                 goto single_page;
2661
2662         /*
2663          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2664          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2665          */
2666         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2667                         page_group_by_mobility_disabled)
2668                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2669
2670         return;
2671
2672 single_page:
2673         move_to_free_list(page, zone, current_order, start_type);
2674 }
2675
2676 /*
2677  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2678  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2679  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2680  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2681  */
2682 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2683                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2684 {
2685         int i;
2686         int fallback_mt;
2687
2688         if (area->nr_free == 0)
2689                 return -1;
2690
2691         *can_steal = false;
2692         for (i = 0;; i++) {
2693                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2694                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2695                         break;
2696
2697                 if (free_area_empty(area, fallback_mt))
2698                         continue;
2699
2700                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2701                         *can_steal = true;
2702
2703                 if (!only_stealable)
2704                         return fallback_mt;
2705
2706                 if (*can_steal)
2707                         return fallback_mt;
2708         }
2709
2710         return -1;
2711 }
2712
2713 /*
2714  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2715  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2716  */
2717 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2718                                 unsigned int alloc_order)
2719 {
2720         int mt;
2721         unsigned long max_managed, flags;
2722
2723         /*
2724          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2725          * Check is race-prone but harmless.
2726          */
2727         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2728         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2729                 return;
2730
2731         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2732
2733         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2734         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2735                 goto out_unlock;
2736
2737         /* Yoink! */
2738         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2739         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2740             && !is_migrate_cma(mt)) {
2741                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2742                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2743                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2744         }
2745
2746 out_unlock:
2747         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2748 }
2749
2750 /*
2751  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2752  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2753  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2754  * to recover from than an OOM.
2755  *
2756  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2757  * pageblock is exhausted.
2758  */
2759 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2760                                                 bool force)
2761 {
2762         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2763         unsigned long flags;
2764         struct zoneref *z;
2765         struct zone *zone;
2766         struct page *page;
2767         int order;
2768         bool ret;
2769
2770         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->highest_zoneidx,
2771                                                                 ac->nodemask) {
2772                 /*
2773                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2774                  * is really high.
2775                  */
2776                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2777                                         pageblock_nr_pages)
2778                         continue;
2779
2780                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2781                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2782                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2783
2784                         page = get_page_from_free_area(area, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2785                         if (!page)
2786                                 continue;
2787
2788                         /*
2789                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2790                          * we can counter several free pages in a pageblock
2791                          * in this loop although we changed the pageblock type
2792                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2793                          * adjust the count once.
2794                          */
2795                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2796                                 /*
2797                                  * It should never happen but changes to
2798                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2799                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2800                                  * while unreserving so be safe and watch for
2801                                  * underflows.
2802                                  */
2803                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2804                                                 pageblock_nr_pages,
2805                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2806                         }
2807
2808                         /*
2809                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2810                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2811                          * is doing the work and needs the pages. More
2812                          * importantly, if the block was always converted to
2813                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2814                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2815                          * may increase.
2816                          */
2817                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2818                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2819                                                                         NULL);
2820                         if (ret) {
2821                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2822                                 return ret;
2823                         }
2824                 }
2825                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2826         }
2827
2828         return false;
2829 }
2830
2831 /*
2832  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2833  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2834  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2835  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2836  *
2837  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2838  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2839  * condition simpler.
2840  */
2841 static __always_inline bool
2842 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2843                                                 unsigned int alloc_flags)
2844 {
2845         struct free_area *area;
2846         int current_order;
2847         int min_order = order;
2848         struct page *page;
2849         int fallback_mt;
2850         bool can_steal;
2851
2852         /*
2853          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2854          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2855          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2856          */
2857         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2858                 min_order = pageblock_order;
2859
2860         /*
2861          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2862          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2863          * would be too costly to do exactly.
2864          */
2865         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2866                                 --current_order) {
2867                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2868                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2869                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2870                 if (fallback_mt == -1)
2871                         continue;
2872
2873                 /*
2874                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2875                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2876                  * steal and split the smallest available page instead of the
2877                  * largest available page, because even if the next movable
2878                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2879                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2880                  */
2881                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2882                                         && current_order > order)
2883                         goto find_smallest;
2884
2885                 goto do_steal;
2886         }
2887
2888         return false;
2889
2890 find_smallest:
2891         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2892                                                         current_order++) {
2893                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2894                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2895                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2896                 if (fallback_mt != -1)
2897                         break;
2898         }
2899
2900         /*
2901          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2902          * when looking for the largest page.
2903          */
2904         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2905
2906 do_steal:
2907         page = get_page_from_free_area(area, fallback_mt);
2908
2909         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2910                                                                 can_steal);
2911
2912         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2913                 start_migratetype, fallback_mt);
2914
2915         return true;
2916
2917 }
2918
2919 /*
2920  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2921  * Call me with the zone->lock already held.
2922  */
2923 static __always_inline struct page *
2924 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2925                                                 unsigned int alloc_flags)
2926 {
2927         struct page *page;
2928
2929         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
2930                 /*
2931                  * Balance movable allocations between regular and CMA areas by
2932                  * allocating from CMA when over half of the zone's free memory
2933                  * is in the CMA area.
2934                  */
2935                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA &&
2936                     zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES) >
2937                     zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES) / 2) {
2938                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2939                         if (page)
2940                                 goto out;
2941                 }
2942         }
2943 retry:
2944         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2945         if (unlikely(!page)) {
2946                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA)
2947                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2948
2949                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
2950                                                                 alloc_flags))
2951                         goto retry;
2952         }
2953 out:
2954         if (page)
2955                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2956         return page;
2957 }
2958
2959 /*
2960  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2961  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2962  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2963  */
2964 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2965                         unsigned long count, struct list_head *list,
2966                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
2967 {
2968         int i, allocated = 0;
2969
2970         spin_lock(&zone->lock);
2971         for (i = 0; i < count; ++i) {
2972                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
2973                                                                 alloc_flags);
2974                 if (unlikely(page == NULL))
2975                         break;
2976
2977                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2978                         continue;
2979
2980                 /*
2981                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2982                  * physical page order. The page is added to the tail of
2983                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2984                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2985                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2986                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2987                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2988                  * pages are ordered properly.
2989                  */
2990                 list_add_tail(&page->lru, list);
2991                 allocated++;
2992                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2993                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2994                                               -(1 << order));
2995         }
2996
2997         /*
2998          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2999          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
3000          * on i. Do not confuse with 'allocated' which is the number of
3001          * pages added to the pcp list.
3002          */
3003         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
3004         spin_unlock(&zone->lock);
3005         return allocated;
3006 }
3007
3008 #ifdef CONFIG_NUMA
3009 /*
3010  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
3011  * currently executing processor on remote nodes after they have
3012  * expired.
3013  *
3014  * Note that this function must be called with the thread pinned to
3015  * a single processor.
3016  */
3017 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
3018 {
3019         unsigned long flags;
3020         int to_drain, batch;
3021
3022         local_irq_save(flags);
3023         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3024         to_drain = min(pcp->count, batch);
3025         if (to_drain > 0)
3026                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
3027         local_irq_restore(flags);
3028 }
3029 #endif
3030
3031 /*
3032  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
3033  *
3034  * The processor must either be the current processor and the
3035  * thread pinned to the current processor or a processor that
3036  * is not online.
3037  */
3038 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
3039 {
3040         unsigned long flags;
3041         struct per_cpu_pageset *pset;
3042         struct per_cpu_pages *pcp;
3043
3044         local_irq_save(flags);
3045         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3046
3047         pcp = &pset->pcp;
3048         if (pcp->count)
3049                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3050         local_irq_restore(flags);
3051 }
3052
3053 /*
3054  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
3055  *
3056  * The processor must either be the current processor and the
3057  * thread pinned to the current processor or a processor that
3058  * is not online.
3059  */
3060 static void drain_pages(unsigned int cpu)
3061 {
3062         struct zone *zone;
3063
3064         for_each_populated_zone(zone) {
3065                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3066         }
3067 }
3068
3069 /*
3070  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
3071  *
3072  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
3073  * the single zone's pages.
3074  */
3075 void drain_local_pages(struct zone *zone)
3076 {
3077         int cpu = smp_processor_id();
3078
3079         if (zone)
3080                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3081         else
3082                 drain_pages(cpu);
3083 }
3084
3085 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
3086 {
3087         struct pcpu_drain *drain;
3088
3089         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
3090
3091         /*
3092          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
3093          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
3094          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
3095          * cpu which is alright but we also have to make sure to not move to
3096          * a different one.
3097          */
3098         preempt_disable();
3099         drain_local_pages(drain->zone);
3100         preempt_enable();
3101 }
3102
3103 /*
3104  * The implementation of drain_all_pages(), exposing an extra parameter to
3105  * drain on all cpus.
3106  *
3107  * drain_all_pages() is optimized to only execute on cpus where pcplists are
3108  * not empty. The check for non-emptiness can however race with a free to
3109  * pcplist that has not yet increased the pcp->count from 0 to 1. Callers
3110  * that need the guarantee that every CPU has drained can disable the
3111  * optimizing racy check.
3112  */
3113 static void __drain_all_pages(struct zone *zone, bool force_all_cpus)
3114 {
3115         int cpu;
3116
3117         /*
3118          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
3119          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
3120          */
3121         static cpumask_t cpus_with_pcps;
3122
3123         /*
3124          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
3125          * initialized.
3126          */
3127         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
3128                 return;
3129
3130         /*
3131          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
3132          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
3133          * the drain to be complete when the call returns.
3134          */
3135         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
3136                 if (!zone)
3137                         return;
3138                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
3139         }
3140
3141         /*
3142          * We don't care about racing with CPU hotplug event
3143          * as offline notification will cause the notified
3144          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
3145          * disables preemption as part of its processing
3146          */
3147         for_each_online_cpu(cpu) {
3148                 struct per_cpu_pageset *pcp;
3149                 struct zone *z;
3150                 bool has_pcps = false;
3151
3152                 if (force_all_cpus) {
3153                         /*
3154                          * The pcp.count check is racy, some callers need a
3155                          * guarantee that no cpu is missed.
3156                          */
3157                         has_pcps = true;
3158                 } else if (zone) {
3159                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
3160                         if (pcp->pcp.count)
3161                                 has_pcps = true;
3162                 } else {
3163                         for_each_populated_zone(z) {
3164                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
3165                                 if (pcp->pcp.count) {
3166                                         has_pcps = true;
3167                                         break;
3168                                 }
3169                         }
3170                 }
3171
3172                 if (has_pcps)
3173                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3174                 else
3175                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3176         }
3177
3178         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
3179                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
3180
3181                 drain->zone = zone;
3182                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
3183                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
3184         }
3185         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
3186                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
3187
3188         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
3189 }
3190
3191 /*
3192  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
3193  *
3194  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
3195  *
3196  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
3197  */
3198 void drain_all_pages(struct zone *zone)
3199 {
3200         __drain_all_pages(zone, false);
3201 }
3202
3203 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3204
3205 /*
3206  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
3207  */
3208 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
3209
3210 void mark_free_pages(struct zone *zone)
3211 {
3212         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
3213         unsigned long flags;
3214         unsigned int order, t;
3215         struct page *page;
3216
3217         if (zone_is_empty(zone))
3218                 return;
3219
3220         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3221
3222         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
3223         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
3224                 if (pfn_valid(pfn)) {
3225                         page = pfn_to_page(pfn);
3226
3227                         if (!--page_count) {
3228                                 touch_nmi_watchdog();
3229                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
3230                         }
3231
3232                         if (page_zone(page) != zone)
3233                                 continue;
3234
3235                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
3236                                 swsusp_unset_page_free(page);
3237                 }
3238
3239         for_each_migratetype_order(order, t) {
3240                 list_for_each_entry(page,
3241                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
3242                         unsigned long i;
3243
3244                         pfn = page_to_pfn(page);
3245                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
3246                                 if (!--page_count) {
3247                                         touch_nmi_watchdog();
3248                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
3249                                 }
3250                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
3251                         }
3252                 }
3253         }
3254         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3255 }
3256 #endif /* CONFIG_PM */
3257
3258 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
3259 {
3260         int migratetype;
3261
3262         if (!free_pcp_prepare(page))
3263                 return false;
3264
3265         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
3266         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
3267         return true;
3268 }
3269
3270 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
3271 {
3272         struct zone *zone = page_zone(page);
3273         struct per_cpu_pages *pcp;
3274         int migratetype;
3275
3276         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3277         __count_vm_event(PGFREE);
3278
3279         /*
3280          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
3281          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
3282          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
3283          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
3284          * excessively into the page allocator
3285          */
3286         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
3287                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3288                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype,
3289                                       FPI_NONE);
3290                         return;
3291                 }
3292                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3293         }
3294
3295         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
3296         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
3297         pcp->count++;
3298         if (pcp->count >= READ_ONCE(pcp->high))
3299                 free_pcppages_bulk(zone, READ_ONCE(pcp->batch), pcp);
3300 }
3301
3302 /*
3303  * Free a 0-order page
3304  */
3305 void free_unref_page(struct page *page)
3306 {
3307         unsigned long flags;
3308         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3309
3310         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
3311                 return;
3312
3313         local_irq_save(flags);
3314         free_unref_page_commit(page, pfn);
3315         local_irq_restore(flags);
3316 }
3317
3318 /*
3319  * Free a list of 0-order pages
3320  */
3321 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3322 {
3323         struct page *page, *next;
3324         unsigned long flags, pfn;
3325         int batch_count = 0;
3326
3327         /* Prepare pages for freeing */
3328         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3329                 pfn = page_to_pfn(page);
3330                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
3331                         list_del(&page->lru);
3332                 set_page_private(page, pfn);
3333         }
3334
3335         local_irq_save(flags);
3336         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3337                 unsigned long pfn = page_private(page);
3338
3339                 set_page_private(page, 0);
3340                 trace_mm_page_free_batched(page);
3341                 free_unref_page_commit(page, pfn);
3342
3343                 /*
3344                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
3345                  * a large list of pages to free.
3346                  */
3347                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3348                         local_irq_restore(flags);
3349                         batch_count = 0;
3350                         local_irq_save(flags);
3351                 }
3352         }
3353         local_irq_restore(flags);
3354 }
3355
3356 /*
3357  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3358  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3359  * Each sub-page must be freed individually.
3360  *
3361  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3362  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3363  */
3364 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3365 {
3366         int i;
3367
3368         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3369         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3370
3371         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3372                 set_page_refcounted(page + i);
3373         split_page_owner(page, 1 << order);
3374         split_page_memcg(page, 1 << order);
3375 }
3376 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3377
3378 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3379 {
3380         unsigned long watermark;
3381         struct zone *zone;
3382         int mt;
3383
3384         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3385
3386         zone = page_zone(page);
3387         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3388
3389         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3390                 /*
3391                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3392                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3393                  * watermark, because we already know our high-order page
3394                  * exists.
3395                  */
3396                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3397                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3398                         return 0;
3399
3400                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3401         }
3402
3403         /* Remove page from free list */
3404
3405         del_page_from_free_list(page, zone, order);
3406
3407         /*
3408          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3409          * pageblock
3410          */
3411         if (order >= pageblock_order - 1) {
3412                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3413                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3414                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3415                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
3416                             && !is_migrate_highatomic(mt))
3417                                 set_pageblock_migratetype(page,
3418                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3419                 }
3420         }
3421
3422
3423         return 1UL << order;
3424 }
3425
3426 /**
3427  * __putback_isolated_page - Return a now-isolated page back where we got it
3428  * @page: Page that was isolated
3429  * @order: Order of the isolated page
3430  * @mt: The page's pageblock's migratetype
3431  *
3432  * This function is meant to return a page pulled from the free lists via
3433  * __isolate_free_page back to the free lists they were pulled from.
3434  */
3435 void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order, int mt)
3436 {
3437         struct zone *zone = page_zone(page);
3438
3439         /* zone lock should be held when this function is called */
3440         lockdep_assert_held(&zone->lock);
3441
3442         /* Return isolated page to tail of freelist. */
3443         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt,
3444                         FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY | FPI_TO_TAIL);
3445 }
3446
3447 /*
3448  * Update NUMA hit/miss statistics
3449  *
3450  * Must be called with interrupts disabled.
3451  */
3452 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
3453 {
3454 #ifdef CONFIG_NUMA
3455         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3456
3457         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3458         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3459                 return;
3460
3461         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3462                 local_stat = NUMA_OTHER;
3463
3464         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3465                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
3466         else {
3467                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
3468                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
3469         }
3470         __inc_numa_state(z, local_stat);
3471 #endif
3472 }
3473
3474 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3475 static inline
3476 struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
3477                         unsigned int alloc_flags,
3478                         struct per_cpu_pages *pcp,
3479                         struct list_head *list)
3480 {
3481         struct page *page;
3482
3483         do {
3484                 if (list_empty(list)) {
3485                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
3486                                         READ_ONCE(pcp->batch), list,
3487                                         migratetype, alloc_flags);
3488                         if (unlikely(list_empty(list)))
3489                                 return NULL;
3490                 }
3491
3492                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3493                 list_del(&page->lru);
3494                 pcp->count--;
3495         } while (check_new_pcp(page));
3496
3497         return page;
3498 }
3499
3500 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3501 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3502                         struct zone *zone, gfp_t gfp_flags,
3503                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3504 {
3505         struct per_cpu_pages *pcp;
3506         struct list_head *list;
3507         struct page *page;
3508         unsigned long flags;
3509
3510         local_irq_save(flags);
3511         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
3512         list = &pcp->lists[migratetype];
3513         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3514         if (page) {
3515                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1);
3516                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
3517         }
3518         local_irq_restore(flags);
3519         return page;
3520 }
3521
3522 /*
3523  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3524  */
3525 static inline
3526 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3527                         struct zone *zone, unsigned int order,
3528                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3529                         int migratetype)
3530 {
3531         unsigned long flags;
3532         struct page *page;
3533
3534         if (likely(order == 0)) {
3535                 /*
3536                  * MIGRATE_MOVABLE pcplist could have the pages on CMA area and
3537                  * we need to skip it when CMA area isn't allowed.
3538                  */
3539                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA) || alloc_flags & ALLOC_CMA ||
3540                                 migratetype != MIGRATE_MOVABLE) {
3541                         page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, gfp_flags,
3542                                         migratetype, alloc_flags);
3543                         goto out;
3544                 }
3545         }
3546
3547         /*
3548          * We most definitely don't want callers attempting to
3549          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3550          */
3551         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3552         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3553
3554         do {
3555                 page = NULL;
3556                 /*
3557                  * order-0 request can reach here when the pcplist is skipped
3558                  * due to non-CMA allocation context. HIGHATOMIC area is
3559                  * reserved for high-order atomic allocation, so order-0
3560                  * request should skip it.
3561                  */
3562                 if (order > 0 && alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3563                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3564                         if (page)
3565                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3566                 }
3567                 if (!page)
3568                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3569         } while (page && check_new_pages(page, order));
3570         spin_unlock(&zone->lock);
3571         if (!page)
3572                 goto failed;
3573         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3574                                   get_pcppage_migratetype(page));
3575
3576         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3577         zone_statistics(preferred_zone, zone);
3578         local_irq_restore(flags);
3579
3580 out:
3581         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3582         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3583                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3584                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3585         }
3586
3587         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3588         return page;
3589
3590 failed:
3591         local_irq_restore(flags);
3592         return NULL;
3593 }
3594
3595 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3596
3597 static struct {
3598         struct fault_attr attr;
3599
3600         bool ignore_gfp_highmem;
3601         bool ignore_gfp_reclaim;
3602         u32 min_order;
3603 } fail_page_alloc = {
3604         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3605         .ignore_gfp_reclaim = true,
3606         .ignore_gfp_highmem = true,
3607         .min_order = 1,
3608 };
3609
3610 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3611 {
3612         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3613 }
3614 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3615
3616 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3617 {
3618         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3619                 return false;
3620         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3621                 return false;
3622         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3623                 return false;
3624         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3625                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3626                 return false;
3627
3628         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3629 }
3630
3631 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3632
3633 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3634 {
3635         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3636         struct dentry *dir;
3637
3638         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3639                                         &fail_page_alloc.attr);
3640
3641         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3642                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3643         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3644                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3645         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3646
3647         return 0;
3648 }
3649
3650 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3651
3652 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3653
3654 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3655
3656 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3657 {
3658         return false;
3659 }
3660
3661 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3662
3663 noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3664 {
3665         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3666 }
3667 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3668
3669 static inline long __zone_watermark_unusable_free(struct zone *z,
3670                                 unsigned int order, unsigned int alloc_flags)
3671 {
3672         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3673         long unusable_free = (1 << order) - 1;
3674
3675         /*
3676          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3677          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3678          * atomic reserve but it avoids a search.
3679          */
3680         if (likely(!alloc_harder))
3681                 unusable_free += z->nr_reserved_highatomic;
3682
3683 #ifdef CONFIG_CMA
3684         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3685         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3686                 unusable_free += zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3687 #endif
3688
3689         return unusable_free;
3690 }
3691
3692 /*
3693  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3694  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3695  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3696  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3697  */
3698 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3699                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
3700                          long free_pages)
3701 {
3702         long min = mark;
3703         int o;
3704         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3705
3706         /* free_pages may go negative - that's OK */
3707         free_pages -= __zone_watermark_unusable_free(z, order, alloc_flags);
3708
3709         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3710                 min -= min / 2;
3711
3712         if (unlikely(alloc_harder)) {
3713                 /*
3714                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3715                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3716                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3717                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3718                  */
3719                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3720                         min -= min / 2;
3721                 else
3722                         min -= min / 4;
3723         }
3724
3725         /*
3726          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3727          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3728          * even if a suitable page happened to be free.
3729          */
3730         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3731                 return false;
3732
3733         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3734         if (!order)
3735                 return true;
3736
3737         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3738         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3739                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3740                 int mt;
3741
3742                 if (!area->nr_free)
3743                         continue;
3744
3745                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3746                         if (!free_area_empty(area, mt))
3747                                 return true;
3748                 }
3749
3750 #ifdef CONFIG_CMA
3751                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3752                     !free_area_empty(area, MIGRATE_CMA)) {
3753                         return true;
3754                 }
3755 #endif
3756                 if (alloc_harder && !free_area_empty(area, MIGRATE_HIGHATOMIC))
3757                         return true;
3758         }
3759         return false;
3760 }
3761
3762 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3763                       int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags)
3764 {
3765         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3766                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3767 }
3768
3769 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3770                                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
3771                                 unsigned int alloc_flags, gfp_t gfp_mask)
3772 {
3773         long free_pages;
3774
3775         free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3776
3777         /*
3778          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3779          * need to be calculated.
3780          */
3781         if (!order) {
3782                 long fast_free;
3783
3784                 fast_free = free_pages;
3785                 fast_free -= __zone_watermark_unusable_free(z, 0, alloc_flags);
3786                 if (fast_free > mark + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3787                         return true;
3788         }
3789
3790         if (__zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3791                                         free_pages))
3792                 return true;
3793         /*
3794          * Ignore watermark boosting for GFP_ATOMIC order-0 allocations
3795          * when checking the min watermark. The min watermark is the
3796          * point where boosting is ignored so that kswapd is woken up
3797          * when below the low watermark.
3798          */
3799         if (unlikely(!order && (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) && z->watermark_boost
3800                 && ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == WMARK_MIN))) {
3801                 mark = z->_watermark[WMARK_MIN];
3802                 return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx,
3803                                         alloc_flags, free_pages);
3804         }
3805
3806         return false;
3807 }
3808
3809 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3810                         unsigned long mark, int highest_zoneidx)
3811 {
3812         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3813
3814         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3815                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3816
3817         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, 0,
3818                                                                 free_pages);
3819 }
3820
3821 #ifdef CONFIG_NUMA
3822 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3823 {
3824         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3825                                 node_reclaim_distance;
3826 }
3827 #else   /* CONFIG_NUMA */
3828 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3829 {
3830         return true;
3831 }
3832 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3833
3834 /*
3835  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3836  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3837  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3838  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3839  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3840  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
3841  */
3842 static inline unsigned int
3843 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
3844 {
3845         unsigned int alloc_flags;
3846
3847         /*
3848          * __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
3849          * to save a branch.
3850          */
3851         alloc_flags = (__force int) (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM);
3852
3853 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
3854         if (!zone)
3855                 return alloc_flags;
3856
3857         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
3858                 return alloc_flags;
3859
3860         /*
3861          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
3862          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
3863          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
3864          */
3865         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
3866         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
3867                 return alloc_flags;
3868
3869         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
3870 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
3871         return alloc_flags;
3872 }
3873
3874 /* Must be called after current_gfp_context() which can change gfp_mask */
3875 static inline unsigned int gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_t gfp_mask,
3876                                                   unsigned int alloc_flags)
3877 {
3878 #ifdef CONFIG_CMA
3879         if (gfp_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3880                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3881 #endif
3882         return alloc_flags;
3883 }
3884
3885 /*
3886  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3887  * a page.
3888  */
3889 static struct page *
3890 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3891                                                 const struct alloc_context *ac)
3892 {
3893         struct zoneref *z;
3894         struct zone *zone;
3895         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3896         bool no_fallback;
3897
3898 retry:
3899         /*
3900          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3901          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3902          */
3903         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
3904         z = ac->preferred_zoneref;
3905         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->highest_zoneidx,
3906                                         ac->nodemask) {
3907                 struct page *page;
3908                 unsigned long mark;
3909
3910                 if (cpusets_enabled() &&
3911                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3912                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3913                                 continue;
3914                 /*
3915                  * When allocating a page cache page for writing, we
3916                  * want to get it from a node that is within its dirty
3917                  * limit, such that no single node holds more than its
3918                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3919                  * The dirty limits take into account the node's
3920                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3921                  * should be able to balance it without having to
3922                  * write pages from its LRU list.
3923                  *
3924                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3925                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3926                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3927                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3928                  * nodes are together not big enough to reach the
3929                  * global limit.  The proper fix for these situations
3930                  * will require awareness of nodes in the
3931                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3932                  */
3933                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3934                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3935                                 continue;
3936
3937                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3938                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3939                                 continue;
3940                         }
3941                 }
3942
3943                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
3944                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
3945                         int local_nid;
3946
3947                         /*
3948                          * If moving to a remote node, retry but allow
3949                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
3950                          * than fragmentation avoidance.
3951                          */
3952                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
3953                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
3954                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3955                                 goto retry;
3956                         }
3957                 }
3958
3959                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
3960                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3961                                        ac->highest_zoneidx, alloc_flags,
3962                                        gfp_mask)) {
3963                         int ret;
3964
3965 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3966                         /*
3967                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
3968                          * grow this zone if it contains deferred pages.
3969                          */
3970                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3971                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3972                                         goto try_this_zone;
3973                         }
3974 #endif
3975                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3976                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3977                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3978                                 goto try_this_zone;
3979
3980                         if (!node_reclaim_enabled() ||
3981                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3982                                 continue;
3983
3984                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3985                         switch (ret) {
3986                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3987                                 /* did not scan */
3988                                 continue;
3989                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3990                                 /* scanned but unreclaimable */
3991                                 continue;
3992                         default:
3993                                 /* did we reclaim enough */
3994                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3995                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
3996                                         goto try_this_zone;
3997
3998                                 continue;
3999                         }
4000                 }
4001
4002 try_this_zone:
4003                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
4004                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
4005                 if (page) {
4006                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4007
4008                         /*
4009                          * If this is a high-order atomic allocation then check
4010                          * if the pageblock should be reserved for the future
4011                          */
4012                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
4013                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
4014
4015                         return page;
4016                 } else {
4017 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4018                         /* Try again if zone has deferred pages */
4019                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4020                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4021                                         goto try_this_zone;
4022                         }
4023 #endif
4024                 }
4025         }
4026
4027         /*
4028          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
4029          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
4030          */
4031         if (no_fallback) {
4032                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4033                 goto retry;
4034         }
4035
4036         return NULL;
4037 }
4038
4039 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
4040 {
4041         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4042
4043         /*
4044          * This documents exceptions given to allocations in certain
4045          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
4046          * of allowed nodes.
4047          */
4048         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4049                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
4050                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
4051                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4052         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4053                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4054
4055         show_mem(filter, nodemask);
4056 }
4057
4058 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
4059 {
4060         struct va_format vaf;
4061         va_list args;
4062         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, 10*HZ, 1);
4063
4064         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
4065                 return;
4066
4067         va_start(args, fmt);
4068         vaf.fmt = fmt;
4069         vaf.va = &args;
4070         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
4071                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
4072                         nodemask_pr_args(nodemask));
4073         va_end(args);
4074
4075         cpuset_print_current_mems_allowed();
4076         pr_cont("\n");
4077         dump_stack();
4078         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
4079 }
4080
4081 static inline struct page *
4082 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4083                               unsigned int alloc_flags,
4084                               const struct alloc_context *ac)
4085 {
4086         struct page *page;
4087
4088         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4089                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
4090         /*
4091          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
4092          * are depleted
4093          */
4094         if (!page)
4095                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4096                                 alloc_flags, ac);
4097
4098         return page;
4099 }
4100
4101 static inline struct page *
4102 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4103         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
4104 {
4105         struct oom_control oc = {
4106                 .zonelist = ac->zonelist,
4107                 .nodemask = ac->nodemask,
4108                 .memcg = NULL,
4109                 .gfp_mask = gfp_mask,
4110                 .order = order,
4111         };
4112         struct page *page;
4113
4114         *did_some_progress = 0;
4115
4116         /*
4117          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
4118          * making progress for us.
4119          */
4120         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
4121                 *did_some_progress = 1;
4122                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4123                 return NULL;
4124         }
4125
4126         /*
4127          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
4128          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
4129          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
4130          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
4131          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
4132          */
4133         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
4134                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
4135                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
4136         if (page)
4137                 goto out;
4138
4139         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
4140         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
4141                 goto out;
4142         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
4143         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4144                 goto out;
4145         /*
4146          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
4147          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
4148          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
4149          * fallback than shooting a random task.
4150          *
4151          * The OOM killer may not free memory on a specific node.
4152          */
4153         if (gfp_mask & (__GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_THISNODE))
4154                 goto out;
4155         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
4156         if (ac->highest_zoneidx < ZONE_NORMAL)
4157                 goto out;
4158         if (pm_suspended_storage())
4159                 goto out;
4160         /*
4161          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
4162          * other request to make a forward progress.
4163          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
4164          * do much for this context but let's try it to at least get
4165          * access to memory reserved if the current task is killed (see
4166          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
4167          * failures more gracefully we should just bail out here.
4168          */
4169
4170         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
4171         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
4172                 *did_some_progress = 1;
4173
4174                 /*
4175                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4176                  * reserves
4177                  */
4178                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
4179                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
4180                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
4181         }
4182 out:
4183         mutex_unlock(&oom_lock);
4184         return page;
4185 }
4186
4187 /*
4188  * Maximum number of compaction retries with a progress before OOM
4189  * killer is consider as the only way to move forward.
4190  */
4191 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
4192
4193 #ifdef CONFIG_COMPACTION
4194 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
4195 static struct page *
4196 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4197                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4198                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4199 {
4200         struct page *page = NULL;
4201         unsigned long pflags;
4202         unsigned int noreclaim_flag;
4203
4204         if (!order)
4205                 return NULL;
4206
4207         psi_memstall_enter(&pflags);
4208         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4209
4210         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4211                                                                 prio, &page);
4212
4213         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4214         psi_memstall_leave(&pflags);
4215
4216         if (*compact_result == COMPACT_SKIPPED)
4217                 return NULL;
4218         /*
4219          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
4220          * count a compaction stall
4221          */
4222         count_vm_event(COMPACTSTALL);
4223
4224         /* Prep a captured page if available */
4225         if (page)
4226                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4227
4228         /* Try get a page from the freelist if available */
4229         if (!page)
4230                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4231
4232         if (page) {
4233                 struct zone *zone = page_zone(page);
4234
4235                 zone->compact_blockskip_flush = false;
4236                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
4237                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
4238                 return page;
4239         }
4240
4241         /*
4242          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
4243          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
4244          */
4245         count_vm_event(COMPACTFAIL);
4246
4247         cond_resched();
4248
4249         return NULL;
4250 }
4251
4252 static inline bool
4253 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
4254                      enum compact_result compact_result,
4255                      enum compact_priority *compact_priority,
4256                      int *compaction_retries)
4257 {
4258         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
4259         int min_priority;
4260         bool ret = false;
4261         int retries = *compaction_retries;
4262         enum compact_priority priority = *compact_priority;
4263
4264         if (!order)
4265                 return false;
4266
4267         if (compaction_made_progress(compact_result))
4268                 (*compaction_retries)++;
4269
4270         /*
4271          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
4272          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
4273          * failure could be caused by insufficient priority
4274          */
4275         if (compaction_failed(compact_result))
4276                 goto check_priority;
4277
4278         /*
4279          * compaction was skipped because there are not enough order-0 pages
4280          * to work with, so we retry only if it looks like reclaim can help.
4281          */
4282         if (compaction_needs_reclaim(compact_result)) {
4283                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
4284                 goto out;
4285         }
4286
4287         /*
4288          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
4289          * due to locks contention before we declare that we should give up.
4290          * But the next retry should use a higher priority if allowed, so
4291          * we don't just keep bailing out endlessly.
4292          */
4293         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
4294                 goto check_priority;
4295         }
4296
4297         /*
4298          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
4299          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
4300          * killer to move on while costly can fail and users are ready
4301          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
4302          * would need much more detailed feedback from compaction to
4303          * make a better decision.
4304          */
4305         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4306                 max_retries /= 4;
4307         if (*compaction_retries <= max_retries) {
4308                 ret = true;
4309                 goto out;
4310         }
4311
4312         /*
4313          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
4314          * all retries or failed at the lower priorities.
4315          */
4316 check_priority:
4317         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
4318                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
4319
4320         if (*compact_priority > min_priority) {
4321                 (*compact_priority)--;
4322                 *compaction_retries = 0;
4323                 ret = true;
4324         }
4325 out:
4326         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
4327         return ret;
4328 }
4329 #else
4330 static inline struct page *
4331 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4332                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4333                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4334 {
4335         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
4336         return NULL;
4337 }
4338
4339 static inline bool
4340 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
4341                      enum compact_result compact_result,
4342                      enum compact_priority *compact_priority,
4343                      int *compaction_retries)
4344 {
4345         struct zone *zone;
4346         struct zoneref *z;
4347
4348         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4349                 return false;
4350
4351         /*
4352          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
4353          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
4354          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
4355          * watermarks are OK.
4356          */
4357         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4358                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4359                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
4360                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4361                         return true;
4362         }
4363         return false;
4364 }
4365 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
4366
4367 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
4368 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
4369         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
4370
4371 static bool __need_reclaim(gfp_t gfp_mask)
4372 {
4373         /* no reclaim without waiting on it */
4374         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4375                 return false;
4376
4377         /* this guy won't enter reclaim */
4378         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4379                 return false;
4380
4381         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4382                 return false;
4383
4384         return true;
4385 }
4386
4387 void __fs_reclaim_acquire(void)
4388 {
4389         lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
4390 }
4391
4392 void __fs_reclaim_release(void)
4393 {
4394         lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
4395 }
4396
4397 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4398 {
4399         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4400
4401         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4402                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4403                         __fs_reclaim_acquire();
4404
4405 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
4406                 lock_map_acquire(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4407                 lock_map_release(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4408 #endif
4409
4410         }
4411 }
4412 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4413
4414 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4415 {
4416         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4417
4418         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4419                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4420                         __fs_reclaim_release();
4421         }
4422 }
4423 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4424 #endif
4425
4426 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4427 static unsigned long
4428 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4429                                         const struct alloc_context *ac)
4430 {
4431         unsigned int noreclaim_flag;
4432         unsigned long pflags, progress;
4433
4434         cond_resched();
4435
4436         /* We now go into synchronous reclaim */
4437         cpuset_memory_pressure_bump();
4438         psi_memstall_enter(&pflags);
4439         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4440         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4441
4442         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4443                                                                 ac->nodemask);
4444
4445         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4446         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4447         psi_memstall_leave(&pflags);
4448
4449         cond_resched();
4450
4451         return progress;
4452 }
4453
4454 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4455 static inline struct page *
4456 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4457                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4458                 unsigned long *did_some_progress)
4459 {
4460         struct page *page = NULL;
4461         bool drained = false;
4462
4463         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4464         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4465                 return NULL;
4466
4467 retry:
4468         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4469
4470         /*
4471          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4472          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4473          * Shrink them and try again
4474          */
4475         if (!page && !drained) {
4476                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4477                 drain_all_pages(NULL);
4478                 drained = true;
4479                 goto retry;
4480         }
4481
4482         return page;
4483 }
4484
4485 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4486                              const struct alloc_context *ac)
4487 {
4488         struct zoneref *z;
4489         struct zone *zone;
4490         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4491         enum zone_type highest_zoneidx = ac->highest_zoneidx;
4492
4493         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, highest_zoneidx,
4494                                         ac->nodemask) {
4495                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4496                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, highest_zoneidx);
4497                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4498         }
4499 }
4500
4501 static inline unsigned int
4502 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4503 {
4504         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4505
4506         /*
4507          * __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH
4508          * and __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4509          * to save two branches.
4510          */
4511         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4512         BUILD_BUG_ON(__GFP_KSWAPD_RECLAIM != (__force gfp_t) ALLOC_KSWAPD);
4513
4514         /*
4515          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4516          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4517          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4518          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4519          */
4520         alloc_flags |= (__force int)
4521                 (gfp_mask & (__GFP_HIGH | __GFP_KSWAPD_RECLAIM));
4522
4523         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4524                 /*
4525                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4526                  * if it can't schedule.
4527                  */
4528                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4529                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4530                 /*
4531                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4532                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4533                  */
4534                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4535         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
4536                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4537
4538         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, alloc_flags);
4539
4540         return alloc_flags;
4541 }
4542
4543 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4544 {
4545         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4546                 return false;
4547
4548         /*
4549          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4550          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4551          */
4552         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4553                 return false;
4554
4555         return true;
4556 }
4557
4558 /*
4559  * Distinguish requests which really need access to full memory
4560  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4561  */
4562 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4563 {
4564         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4565                 return 0;
4566         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4567                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4568         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4569                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4570         if (!in_interrupt()) {
4571                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4572                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4573                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4574                         return ALLOC_OOM;
4575         }
4576
4577         return 0;
4578 }
4579
4580 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4581 {
4582         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4583 }
4584
4585 /*
4586  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4587  * for the given allocation request.
4588  *
4589  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4590  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4591  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4592  *
4593  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4594  */
4595 static inline bool
4596 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4597                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4598                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4599 {
4600         struct zone *zone;
4601         struct zoneref *z;
4602         bool ret = false;
4603
4604         /*
4605          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4606          * their order will become available due to high fragmentation so
4607          * always increment the no progress counter for them
4608          */
4609         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4610                 *no_progress_loops = 0;
4611         else
4612                 (*no_progress_loops)++;
4613
4614         /*
4615          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4616          * several times in the row.
4617          */
4618         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4619                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4620                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4621         }
4622
4623         /*
4624          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4625          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4626          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4627          * screwed and have to go OOM.
4628          */
4629         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4630                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4631                 unsigned long available;
4632                 unsigned long reclaimable;
4633                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4634                 bool wmark;
4635
4636                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4637                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4638
4639                 /*
4640                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4641                  * reclaimable pages?
4642                  */
4643                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4644                                 ac->highest_zoneidx, alloc_flags, available);
4645                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4646                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4647                 if (wmark) {
4648                         /*
4649                          * If we didn't make any progress and have a lot of
4650                          * dirty + writeback pages then we should wait for
4651                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
4652                          * prevent from pre mature OOM
4653                          */
4654                         if (!did_some_progress) {
4655                                 unsigned long write_pending;
4656
4657                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
4658                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
4659
4660                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
4661                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
4662                                         return true;
4663                                 }
4664                         }
4665
4666                         ret = true;
4667                         goto out;
4668                 }
4669         }
4670
4671 out:
4672         /*
4673          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4674          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4675          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4676          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4677          * here rather than calling cond_resched().
4678          */
4679         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4680                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4681         else
4682                 cond_resched();
4683         return ret;
4684 }
4685
4686 static inline bool
4687 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4688 {
4689         /*
4690          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4691          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4692          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4693          * such a way the check therein was true, and then it became false
4694          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4695          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4696          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4697          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4698          * caller can deal with a violated nodemask.
4699          */
4700         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4701                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4702                 ac->nodemask = NULL;
4703                 return true;
4704         }
4705
4706         /*
4707          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4708          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4709          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4710          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4711          * retry.
4712          */
4713         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4714                 return true;
4715
4716         return false;
4717 }
4718
4719 static inline struct page *
4720 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4721                                                 struct alloc_context *ac)
4722 {
4723         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4724         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4725         struct page *page = NULL;
4726         unsigned int alloc_flags;
4727         unsigned long did_some_progress;
4728         enum compact_priority compact_priority;
4729         enum compact_result compact_result;
4730         int compaction_retries;
4731         int no_progress_loops;
4732         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4733         int reserve_flags;
4734
4735         /*
4736          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4737          * callers that are not in atomic context.
4738          */
4739         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4740                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4741                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4742
4743 retry_cpuset:
4744         compaction_retries = 0;
4745         no_progress_loops = 0;
4746         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4747         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4748
4749         /*
4750          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4751          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4752          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4753          */
4754         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4755
4756         /*
4757          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4758          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4759          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4760          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4761          */
4762         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4763                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
4764         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4765                 goto nopage;
4766
4767         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4768                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4769
4770         /*
4771          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4772          * that first
4773          */
4774         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4775         if (page)
4776                 goto got_pg;
4777
4778         /*
4779          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4780          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4781          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4782          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4783          * same migratetype.
4784          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4785          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4786          */
4787         if (can_direct_reclaim &&
4788                         (costly_order ||
4789                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4790                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4791                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4792                                                 alloc_flags, ac,
4793                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4794                                                 &compact_result);
4795                 if (page)
4796                         goto got_pg;
4797
4798                 /*
4799                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4800                  * includes some THP page fault allocations
4801                  */
4802                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4803                         /*
4804                          * If allocating entire pageblock(s) and compaction
4805                          * failed because all zones are below low watermarks
4806                          * or is prohibited because it recently failed at this
4807                          * order, fail immediately unless the allocator has
4808                          * requested compaction and reclaim retry.
4809                          *
4810                          * Reclaim is
4811                          *  - potentially very expensive because zones are far
4812                          *    below their low watermarks or this is part of very
4813                          *    bursty high order allocations,
4814                          *  - not guaranteed to help because isolate_freepages()
4815                          *    may not iterate over freed pages as part of its
4816                          *    linear scan, and
4817                          *  - unlikely to make entire pageblocks free on its
4818                          *    own.
4819                          */
4820                         if (compact_result == COMPACT_SKIPPED ||
4821                             compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4822                                 goto nopage;
4823
4824                         /*
4825                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4826                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4827                          * using async compaction.
4828                          */
4829                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4830                 }
4831         }
4832
4833 retry:
4834         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4835         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4836                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4837
4838         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4839         if (reserve_flags)
4840                 alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, reserve_flags);
4841
4842         /*
4843          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
4844          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
4845          * user oriented.
4846          */
4847         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4848                 ac->nodemask = NULL;
4849                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4850                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
4851         }
4852
4853         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4854         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4855         if (page)
4856                 goto got_pg;
4857
4858         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4859         if (!can_direct_reclaim)
4860                 goto nopage;
4861
4862         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4863         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4864                 goto nopage;
4865
4866         /* Try direct reclaim and then allocating */
4867         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4868                                                         &did_some_progress);
4869         if (page)
4870                 goto got_pg;
4871
4872         /* Try direct compaction and then allocating */
4873         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4874                                         compact_priority, &compact_result);
4875         if (page)
4876                 goto got_pg;
4877
4878         /* Do not loop if specifically requested */
4879         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4880                 goto nopage;
4881
4882         /*
4883          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4884          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4885          */
4886         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4887                 goto nopage;
4888
4889         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4890                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4891                 goto retry;
4892
4893         /*
4894          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4895          * reclaim is not able to make any progress because the current
4896          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4897          * of free memory (see __compaction_suitable)
4898          */
4899         if (did_some_progress > 0 &&
4900                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4901                                 compact_result, &compact_priority,
4902                                 &compaction_retries))
4903                 goto retry;
4904
4905
4906         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4907         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4908                 goto retry_cpuset;
4909
4910         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4911         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4912         if (page)
4913                 goto got_pg;
4914
4915         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4916         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4917             (alloc_flags & ALLOC_OOM ||
4918              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4919                 goto nopage;
4920
4921         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4922         if (did_some_progress) {
4923                 no_progress_loops = 0;
4924                 goto retry;
4925         }
4926
4927 nopage:
4928         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4929         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4930                 goto retry_cpuset;
4931
4932         /*
4933          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4934          * we always retry
4935          */
4936         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4937                 /*
4938                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4939                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4940                  */
4941                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4942                         goto fail;
4943
4944                 /*
4945                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4946                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4947                  * for somebody to do a work for us
4948                  */
4949                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4950
4951                 /*
4952                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4953                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4954                  * so that we can identify them and convert them to something
4955                  * else.
4956                  */
4957                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4958
4959                 /*
4960                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4961                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4962                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4963                  * the situation worse
4964                  */
4965                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4966                 if (page)
4967                         goto got_pg;
4968
4969                 cond_resched();
4970                 goto retry;
4971         }
4972 fail:
4973         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4974                         "page allocation failure: order:%u", order);
4975 got_pg:
4976         return page;
4977 }
4978
4979 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4980                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4981                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_gfp,
4982                 unsigned int *alloc_flags)
4983 {
4984         ac->highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4985         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4986         ac->nodemask = nodemask;
4987         ac->migratetype = gfp_migratetype(gfp_mask);
4988
4989         if (cpusets_enabled()) {
4990                 *alloc_gfp |= __GFP_HARDWALL;
4991                 /*
4992                  * When we are in the interrupt context, it is irrelevant
4993                  * to the current task context. It means that any node ok.
4994                  */
4995                 if (!in_interrupt() && !ac->nodemask)
4996                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4997                 else
4998                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4999         }
5000
5001         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
5002         fs_reclaim_release(gfp_mask);
5003
5004         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
5005
5006         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
5007                 return false;
5008
5009         *alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, *alloc_flags);
5010
5011         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
5012         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
5013
5014         /*
5015          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
5016          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
5017          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
5018          */
5019         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5020                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5021
5022         return true;
5023 }
5024
5025 /*
5026  * __alloc_pages_bulk - Allocate a number of order-0 pages to a list or array
5027  * @gfp: GFP flags for the allocation
5028  * @preferred_nid: The preferred NUMA node ID to allocate from
5029  * @nodemask: Set of nodes to allocate from, may be NULL
5030  * @nr_pages: The number of pages desired on the list or array
5031  * @page_list: Optional list to store the allocated pages
5032  * @page_array: Optional array to store the pages
5033  *
5034  * This is a batched version of the page allocator that attempts to
5035  * allocate nr_pages quickly. Pages are added to page_list if page_list
5036  * is not NULL, otherwise it is assumed that the page_array is valid.
5037  *
5038  * For lists, nr_pages is the number of pages that should be allocated.
5039  *
5040  * For arrays, only NULL elements are populated with pages and nr_pages
5041  * is the maximum number of pages that will be stored in the array.
5042  *
5043  * Returns the number of pages on the list or array.
5044  */
5045 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
5046                         nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
5047                         struct list_head *page_list,
5048                         struct page **page_array)
5049 {
5050         struct page *page;
5051         unsigned long flags;
5052         struct zone *zone;
5053         struct zoneref *z;
5054         struct per_cpu_pages *pcp;
5055         struct list_head *pcp_list;
5056         struct alloc_context ac;
5057         gfp_t alloc_gfp;
5058         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5059         int nr_populated = 0;
5060
5061         if (unlikely(nr_pages <= 0))
5062                 return 0;
5063
5064         /*
5065          * Skip populated array elements to determine if any pages need
5066          * to be allocated before disabling IRQs.
5067          */
5068         while (page_array && nr_populated < nr_pages && page_array[nr_populated])
5069                 nr_populated++;
5070
5071         /* Already populated array? */
5072         if (unlikely(page_array && nr_pages - nr_populated == 0))
5073                 return nr_populated;
5074
5075         /* Use the single page allocator for one page. */
5076         if (nr_pages - nr_populated == 1)
5077                 goto failed;
5078
5079         /* May set ALLOC_NOFRAGMENT, fragmentation will return 1 page. */
5080         gfp &= gfp_allowed_mask;
5081         alloc_gfp = gfp;
5082         if (!prepare_alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_gfp, &alloc_flags))
5083                 return 0;
5084         gfp = alloc_gfp;
5085
5086         /* Find an allowed local zone that meets the low watermark. */
5087         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac.zonelist, ac.highest_zoneidx, ac.nodemask) {
5088                 unsigned long mark;
5089
5090                 if (cpusets_enabled() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
5091                     !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp)) {
5092                         continue;
5093                 }
5094
5095                 if (nr_online_nodes > 1 && zone != ac.preferred_zoneref->zone &&
5096                     zone_to_nid(zone) != zone_to_nid(ac.preferred_zoneref->zone)) {
5097                         goto failed;
5098                 }
5099
5100                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) + nr_pages;
5101                 if (zone_watermark_fast(zone, 0,  mark,
5102                                 zonelist_zone_idx(ac.preferred_zoneref),
5103                                 alloc_flags, gfp)) {
5104                         break;
5105                 }
5106         }
5107
5108         /*
5109          * If there are no allowed local zones that meets the watermarks then
5110          * try to allocate a single page and reclaim if necessary.
5111          */
5112         if (unlikely(!zone))
5113                 goto failed;
5114
5115         /* Attempt the batch allocation */
5116         local_irq_save(flags);
5117         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
5118         pcp_list = &pcp->lists[ac.migratetype];
5119
5120         while (nr_populated < nr_pages) {
5121
5122                 /* Skip existing pages */
5123                 if (page_array && page_array[nr_populated]) {
5124                         nr_populated++;
5125                         continue;
5126                 }
5127
5128                 page = __rmqueue_pcplist(zone, ac.migratetype, alloc_flags,
5129                                                                 pcp, pcp_list);
5130                 if (unlikely(!page)) {
5131                         /* Try and get at least one page */
5132                         if (!nr_populated)
5133                                 goto failed_irq;
5134                         break;
5135                 }
5136
5137                 /*
5138                  * Ideally this would be batched but the best way to do
5139                  * that cheaply is to first convert zone_statistics to
5140                  * be inaccurate per-cpu counter like vm_events to avoid
5141                  * a RMW cycle then do the accounting with IRQs enabled.
5142                  */
5143                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, zone_idx(zone), 1);
5144                 zone_statistics(ac.preferred_zoneref->zone, zone);
5145
5146                 prep_new_page(page, 0, gfp, 0);
5147                 if (page_list)
5148                         list_add(&page->lru, page_list);
5149                 else
5150                         page_array[nr_populated] = page;
5151                 nr_populated++;
5152         }
5153
5154         local_irq_restore(flags);
5155
5156         return nr_populated;
5157
5158 failed_irq:
5159         local_irq_restore(flags);
5160
5161 failed:
5162         page = __alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask);
5163         if (page) {
5164                 if (page_list)
5165                         list_add(&page->lru, page_list);
5166                 else
5167                         page_array[nr_populated] = page;
5168                 nr_populated++;
5169         }
5170
5171         return nr_populated;
5172 }
5173 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_pages_bulk);
5174
5175 /*
5176  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
5177  */
5178 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5179                                                         nodemask_t *nodemask)
5180 {
5181         struct page *page;
5182         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5183         gfp_t alloc_gfp; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
5184         struct alloc_context ac = { };
5185
5186         /*
5187          * There are several places where we assume that the order value is sane
5188          * so bail out early if the request is out of bound.
5189          */
5190         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
5191                 WARN_ON_ONCE(!(gfp & __GFP_NOWARN));
5192                 return NULL;
5193         }
5194
5195         gfp &= gfp_allowed_mask;
5196         /*
5197          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
5198          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
5199          * from a particular context which has been marked by
5200          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}. And PF_MEMALLOC_PIN which ensures
5201          * movable zones are not used during allocation.
5202          */
5203         gfp = current_gfp_context(gfp);
5204         alloc_gfp = gfp;
5205         if (!prepare_alloc_pages(gfp, order, preferred_nid, nodemask, &ac,
5206                         &alloc_gfp, &alloc_flags))
5207                 return NULL;
5208
5209         /*
5210          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
5211          * memory until all local zones are considered.
5212          */
5213         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp);
5214
5215         /* First allocation attempt */
5216         page = get_page_from_freelist(alloc_gfp, order, alloc_flags, &ac);
5217         if (likely(page))
5218                 goto out;
5219
5220         alloc_gfp = gfp;
5221         ac.spread_dirty_pages = false;
5222
5223         /*
5224          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
5225          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
5226          */
5227         ac.nodemask = nodemask;
5228
5229         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_gfp, order, &ac);
5230
5231 out:
5232         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT) && page &&
5233             unlikely(__memcg_kmem_charge_page(page, gfp, order) != 0)) {
5234                 __free_pages(page, order);
5235                 page = NULL;
5236         }
5237
5238         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_gfp, ac.migratetype);
5239
5240         return page;
5241 }
5242 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
5243
5244 /*
5245  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
5246  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
5247  * you need to access high mem.
5248  */
5249 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
5250 {
5251         struct page *page;
5252
5253         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
5254         if (!page)
5255                 return 0;
5256         return (unsigned long) page_address(page);
5257 }
5258 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
5259
5260 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
5261 {
5262         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
5263 }
5264 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
5265
5266 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
5267 {
5268         if (order == 0)         /* Via pcp? */
5269                 free_unref_page(page);
5270         else
5271                 __free_pages_ok(page, order, FPI_NONE);
5272 }
5273
5274 /**
5275  * __free_pages - Free pages allocated with alloc_pages().
5276  * @page: The page pointer returned from alloc_pages().
5277  * @order: The order of the allocation.
5278  *
5279  * This function can free multi-page allocations that are not compound
5280  * pages.  It does not check that the @order passed in matches that of
5281  * the allocation, so it is easy to leak memory.  Freeing more memory
5282  * than was allocated will probably emit a warning.
5283  *
5284  * If the last reference to this page is speculative, it will be released
5285  * by put_page() which only frees the first page of a non-compound
5286  * allocation.  To prevent the remaining pages from being leaked, we free
5287  * the subsequent pages here.  If you want to use the page's reference
5288  * count to decide when to free the allocation, you should allocate a
5289  * compound page, and use put_page() instead of __free_pages().
5290  *
5291  * Context: May be called in interrupt context or while holding a normal
5292  * spinlock, but not in NMI context or while holding a raw spinlock.
5293  */
5294 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
5295 {
5296         if (put_page_testzero(page))
5297                 free_the_page(page, order);
5298         else if (!PageHead(page))
5299                 while (order-- > 0)
5300                         free_the_page(page + (1 << order), order);
5301 }
5302 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
5303
5304 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
5305 {
5306         if (addr != 0) {
5307                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
5308                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
5309         }
5310 }
5311
5312 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
5313
5314 /*
5315  * Page Fragment:
5316  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
5317  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
5318  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
5319  *
5320  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
5321  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
5322  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
5323  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
5324  */
5325 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
5326                                              gfp_t gfp_mask)
5327 {
5328         struct page *page = NULL;
5329         gfp_t gfp = gfp_mask;
5330
5331 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5332         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
5333                     __GFP_NOMEMALLOC;
5334         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
5335                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
5336         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
5337 #endif
5338         if (unlikely(!page))
5339                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
5340
5341         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
5342
5343         return page;
5344 }
5345
5346 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
5347 {
5348         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
5349
5350         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
5351                 free_the_page(page, compound_order(page));
5352 }
5353 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
5354
5355 void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
5356                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
5357                       unsigned int align_mask)
5358 {
5359         unsigned int size = PAGE_SIZE;
5360         struct page *page;
5361         int offset;
5362
5363         if (unlikely(!nc->va)) {
5364 refill:
5365                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
5366                 if (!page)
5367                         return NULL;
5368
5369 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5370                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5371                 size = nc->size;
5372 #endif
5373                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
5374                  * This would break get_page_unless_zero() users.
5375                  */
5376                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
5377
5378                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5379                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
5380                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5381                 nc->offset = size;
5382         }
5383
5384         offset = nc->offset - fragsz;
5385         if (unlikely(offset < 0)) {
5386                 page = virt_to_page(nc->va);
5387
5388                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
5389                         goto refill;
5390
5391                 if (unlikely(nc->pfmemalloc)) {
5392                         free_the_page(page, compound_order(page));
5393                         goto refill;
5394                 }
5395
5396 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5397                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5398                 size = nc->size;
5399 #endif
5400                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
5401                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
5402
5403                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5404                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5405                 offset = size - fragsz;
5406         }
5407
5408         nc->pagecnt_bias--;
5409         offset &= align_mask;
5410         nc->offset = offset;
5411
5412         return nc->va + offset;
5413 }
5414 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc_align);
5415
5416 /*
5417  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
5418  */
5419 void page_frag_free(void *addr)
5420 {
5421         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
5422
5423         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
5424                 free_the_page(page, compound_order(page));
5425 }
5426 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
5427
5428 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
5429                 size_t size)
5430 {
5431         if (addr) {
5432                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
5433                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
5434
5435                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
5436                 while (used < alloc_end) {
5437                         free_page(used);
5438                         used += PAGE_SIZE;
5439                 }
5440         }
5441         return (void *)addr;
5442 }
5443
5444 /**
5445  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
5446  * @size: the number of bytes to allocate
5447  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5448  *
5449  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
5450  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
5451  * allocate memory in power-of-two pages.
5452  *
5453  * This function is also limited by MAX_ORDER.
5454  *
5455  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
5456  *
5457  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5458  */
5459 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
5460 {
5461         unsigned int order = get_order(size);
5462         unsigned long addr;
5463
5464         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
5465                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
5466
5467         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
5468         return make_alloc_exact(addr, order, size);
5469 }
5470 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
5471
5472 /**
5473  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
5474  *                         pages on a node.
5475  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
5476  * @size: the number of bytes to allocate
5477  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5478  *
5479  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
5480  * back.
5481  *
5482  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5483  */
5484 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
5485 {
5486         unsigned int order = get_order(size);
5487         struct page *p;
5488
5489         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
5490                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
5491
5492         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
5493         if (!p)
5494                 return NULL;
5495         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
5496 }
5497
5498 /**
5499  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
5500  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
5501  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
5502  *
5503  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
5504  */
5505 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
5506 {
5507         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
5508         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
5509
5510         while (addr < end) {
5511                 free_page(addr);
5512                 addr += PAGE_SIZE;
5513         }
5514 }
5515 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
5516
5517 /**
5518  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
5519  * @offset: The zone index of the highest zone
5520  *
5521  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
5522  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
5523  * zone, the number of pages is calculated as:
5524  *
5525  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
5526  *
5527  * Return: number of pages beyond high watermark.
5528  */
5529 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
5530 {
5531         struct zoneref *z;
5532         struct zone *zone;
5533
5534         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
5535         unsigned long sum = 0;
5536
5537         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
5538
5539         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
5540                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
5541                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
5542                 if (size > high)
5543                         sum += size - high;
5544         }
5545
5546         return sum;
5547 }
5548
5549 /**
5550  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
5551  *
5552  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
5553  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
5554  *
5555  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
5556  * ZONE_NORMAL.
5557  */
5558 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
5559 {
5560         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
5561 }
5562 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
5563
5564 static inline void show_node(struct zone *zone)
5565 {
5566         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5567                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5568 }
5569
5570 long si_mem_available(void)
5571 {
5572         long available;
5573         unsigned long pagecache;
5574         unsigned long wmark_low = 0;
5575         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5576         unsigned long reclaimable;
5577         struct zone *zone;
5578         int lru;
5579
5580         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5581                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5582
5583         for_each_zone(zone)
5584                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5585
5586         /*
5587          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5588          * without causing swapping.
5589          */
5590         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5591
5592         /*
5593          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5594          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
5595          * low watermark worth of cache, needs to stay.
5596          */
5597         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5598         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5599         available += pagecache;
5600
5601         /*
5602          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5603          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5604          * low watermark.
5605          */
5606         reclaimable = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
5607                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5608         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5609
5610         if (available < 0)
5611                 available = 0;
5612         return available;
5613 }
5614 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5615
5616 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5617 {
5618         val->totalram = totalram_pages();
5619         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5620         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5621         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5622         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5623         val->freehigh = nr_free_highpages();
5624         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5625 }
5626
5627 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5628
5629 #ifdef CONFIG_NUMA
5630 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5631 {
5632         int zone_type;          /* needs to be signed */
5633         unsigned long managed_pages = 0;
5634         unsigned long managed_highpages = 0;
5635         unsigned long free_highpages = 0;
5636         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5637
5638         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5639                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5640         val->totalram = managed_pages;
5641         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5642         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5643 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5644         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5645                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5646
5647                 if (is_highmem(zone)) {
5648                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5649                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5650                 }
5651         }
5652         val->totalhigh = managed_highpages;
5653         val->freehigh = free_highpages;
5654 #else
5655         val->totalhigh = managed_highpages;
5656         val->freehigh = free_highpages;
5657 #endif
5658         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5659 }
5660 #endif
5661
5662 /*
5663  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5664  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5665  */
5666 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5667 {
5668         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5669                 return false;
5670
5671         /*
5672          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5673          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5674          * have to be precise here.
5675          */
5676         if (!nodemask)
5677                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5678
5679         return !node_isset(nid, *nodemask);
5680 }
5681
5682 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5683
5684 static void show_migration_types(unsigned char type)
5685 {
5686         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5687                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5688                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5689                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5690                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5691 #ifdef CONFIG_CMA
5692                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5693 #endif
5694 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5695                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5696 #endif
5697         };
5698         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5699         char *p = tmp;
5700         int i;
5701
5702         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5703                 if (type & (1 << i))
5704                         *p++ = types[i];
5705         }
5706
5707         *p = '\0';
5708         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5709 }
5710
5711 /*
5712  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5713  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5714  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5715  *
5716  * Bits in @filter:
5717  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5718  *   cpuset.
5719  */
5720 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5721 {
5722         unsigned long free_pcp = 0;
5723         int cpu;
5724         struct zone *zone;
5725         pg_data_t *pgdat;
5726
5727         for_each_populated_zone(zone) {
5728                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5729                         continue;
5730
5731                 for_each_online_cpu(cpu)
5732                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5733         }
5734
5735         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5736                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5737                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu\n"
5738                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5739                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5740                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5741                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5742                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5743                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5744                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5745                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5746                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5747                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5748                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5749                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5750                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B),
5751                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B),
5752                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5753                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5754                 global_node_page_state(NR_PAGETABLE),
5755                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5756                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5757                 free_pcp,
5758                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5759
5760         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5761                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5762                         continue;
5763
5764                 printk("Node %d"
5765                         " active_anon:%lukB"
5766                         " inactive_anon:%lukB"
5767                         " active_file:%lukB"
5768                         " inactive_file:%lukB"
5769                         " unevictable:%lukB"
5770                         " isolated(anon):%lukB"
5771                         " isolated(file):%lukB"
5772                         " mapped:%lukB"
5773                         " dirty:%lukB"
5774                         " writeback:%lukB"
5775                         " shmem:%lukB"
5776 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5777                         " shmem_thp: %lukB"
5778                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5779                         " anon_thp: %lukB"
5780 #endif
5781                         " writeback_tmp:%lukB"
5782                         " kernel_stack:%lukB"
5783 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
5784                         " shadow_call_stack:%lukB"
5785 #endif
5786                         " pagetables:%lukB"
5787                         " all_unreclaimable? %s"
5788                         "\n",
5789                         pgdat->node_id,
5790                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5791                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5792                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5793                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5794                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5795                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5796                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5797                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5798                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5799                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5800                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5801 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5802                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS)),
5803                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)),
5804                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS)),
5805 #endif
5806                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5807                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_STACK_KB),
5808 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
5809                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_SCS_KB),
5810 #endif
5811                         K(node_page_state(pgdat, NR_PAGETABLE)),
5812                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5813                                 "yes" : "no");
5814         }
5815
5816         for_each_populated_zone(zone) {
5817                 int i;
5818
5819                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5820                         continue;
5821
5822                 free_pcp = 0;
5823                 for_each_online_cpu(cpu)
5824                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5825
5826                 show_node(zone);
5827                 printk(KERN_CONT
5828                         "%s"
5829                         " free:%lukB"
5830                         " min:%lukB"
5831                         " low:%lukB"
5832                         " high:%lukB"
5833                         " reserved_highatomic:%luKB"
5834                         " active_anon:%lukB"
5835                         " inactive_anon:%lukB"
5836                         " active_file:%lukB"
5837                         " inactive_file:%lukB"
5838                         " unevictable:%lukB"
5839                         " writepending:%lukB"
5840                         " present:%lukB"
5841                         " managed:%lukB"
5842                         " mlocked:%lukB"
5843                         " bounce:%lukB"
5844                         " free_pcp:%lukB"
5845                         " local_pcp:%ukB"
5846                         " free_cma:%lukB"
5847                         "\n",
5848                         zone->name,
5849                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
5850                         K(min_wmark_pages(zone)),
5851                         K(low_wmark_pages(zone)),
5852                         K(high_wmark_pages(zone)),
5853                         K(zone->nr_reserved_highatomic),
5854                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
5855                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
5856                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
5857                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
5858                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
5859                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
5860                         K(zone->present_pages),
5861                         K(zone_managed_pages(zone)),
5862                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
5863                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
5864                         K(free_pcp),
5865                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
5866                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
5867                 printk("lowmem_reserve[]:");
5868                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
5869                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
5870                 printk(KERN_CONT "\n");
5871         }
5872
5873         for_each_populated_zone(zone) {
5874                 unsigned int order;
5875                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
5876                 unsigned char types[MAX_ORDER];
5877
5878                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5879                         continue;
5880                 show_node(zone);
5881                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
5882
5883                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5884                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5885                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
5886                         int type;
5887
5888                         nr[order] = area->nr_free;
5889                         total += nr[order] << order;
5890
5891                         types[order] = 0;
5892                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
5893                                 if (!free_area_empty(area, type))
5894                                         types[order] |= 1 << type;
5895                         }
5896                 }
5897                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5898                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5899                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
5900                                nr[order], K(1UL) << order);
5901                         if (nr[order])
5902                                 show_migration_types(types[order]);
5903                 }
5904                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
5905         }
5906
5907         hugetlb_show_meminfo();
5908
5909         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
5910
5911         show_swap_cache_info();
5912 }
5913
5914 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
5915 {
5916         zoneref->zone = zone;
5917         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
5918 }
5919
5920 /*
5921  * Builds allocation fallback zone lists.
5922  *
5923  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
5924  */
5925 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
5926 {
5927         struct zone *zone;
5928         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
5929         int nr_zones = 0;
5930
5931         do {
5932                 zone_type--;
5933                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
5934                 if (managed_zone(zone)) {
5935                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
5936                         check_highest_zone(zone_type);
5937                 }
5938         } while (zone_type);
5939
5940         return nr_zones;
5941 }
5942
5943 #ifdef CONFIG_NUMA
5944
5945 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
5946 {
5947         /*
5948          * We used to support different zonelists modes but they turned
5949          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
5950          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
5951          * not fail it silently
5952          */
5953         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
5954                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
5955                 return -EINVAL;
5956         }
5957         return 0;
5958 }
5959
5960 char numa_zonelist_order[] = "Node";
5961
5962 /*
5963  * sysctl handler for numa_zonelist_order
5964  */
5965 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
5966                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
5967 {
5968         if (write)
5969                 return __parse_numa_zonelist_order(buffer);
5970         return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
5971 }
5972
5973
5974 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
5975 static int node_load[MAX_NUMNODES];
5976
5977 /**
5978  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
5979  * @node: node whose fallback list we're appending
5980  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
5981  *
5982  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
5983  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
5984  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
5985  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5986  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5987  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5988  * on them otherwise.
5989  *
5990  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
5991  */
5992 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5993 {
5994         int n, val;
5995         int min_val = INT_MAX;
5996         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5997
5998         /* Use the local node if we haven't already */
5999         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
6000                 node_set(node, *used_node_mask);
6001                 return node;
6002         }
6003
6004         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
6005
6006                 /* Don't want a node to appear more than once */
6007                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
6008                         continue;
6009
6010                 /* Use the distance array to find the distance */
6011                 val = node_distance(node, n);
6012
6013                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
6014                 val += (n < node);
6015
6016                 /* Give preference to headless and unused nodes */
6017                 if (!cpumask_empty(cpumask_of_node(n)))
6018                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
6019
6020                 /* Slight preference for less loaded node */
6021                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
6022                 val += node_load[n];
6023
6024                 if (val < min_val) {
6025                         min_val = val;
6026                         best_node = n;
6027                 }
6028         }
6029
6030         if (best_node >= 0)
6031                 node_set(best_node, *used_node_mask);
6032
6033         return best_node;
6034 }
6035
6036
6037 /*
6038  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
6039  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
6040  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
6041  */
6042 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
6043                 unsigned nr_nodes)
6044 {
6045         struct zoneref *zonerefs;
6046         int i;
6047
6048         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6049
6050         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
6051                 int nr_zones;
6052
6053                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
6054
6055                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
6056                 zonerefs += nr_zones;
6057         }
6058         zonerefs->zone = NULL;
6059         zonerefs->zone_idx = 0;
6060 }
6061
6062 /*
6063  * Build gfp_thisnode zonelists
6064  */
6065 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6066 {
6067         struct zoneref *zonerefs;
6068         int nr_zones;
6069
6070         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
6071         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6072         zonerefs += nr_zones;
6073         zonerefs->zone = NULL;
6074         zonerefs->zone_idx = 0;
6075 }
6076
6077 /*
6078  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
6079  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
6080  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
6081  * may still exist in local DMA zone.
6082  */
6083
6084 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6085 {
6086         static int node_order[MAX_NUMNODES];
6087         int node, load, nr_nodes = 0;
6088         nodemask_t used_mask = NODE_MASK_NONE;
6089         int local_node, prev_node;
6090
6091         /* NUMA-aware ordering of nodes */
6092         local_node = pgdat->node_id;
6093         load = nr_online_nodes;
6094         prev_node = local_node;
6095
6096         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
6097         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
6098                 /*
6099                  * We don't want to pressure a particular node.
6100                  * So adding penalty to the first node in same
6101                  * distance group to make it round-robin.
6102                  */
6103                 if (node_distance(local_node, node) !=
6104                     node_distance(local_node, prev_node))
6105                         node_load[node] = load;
6106
6107                 node_order[nr_nodes++] = node;
6108                 prev_node = node;
6109                 load--;
6110         }
6111
6112         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
6113         build_thisnode_zonelists(pgdat);
6114 }
6115
6116 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6117 /*
6118  * Return node id of node used for "local" allocations.
6119  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
6120  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
6121  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
6122  */
6123 int local_memory_node(int node)
6124 {
6125         struct zoneref *z;
6126
6127         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
6128                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
6129                                    NULL);
6130         return zone_to_nid(z->zone);
6131 }
6132 #endif
6133
6134 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
6135 static void setup_min_slab_ratio(void);
6136 #else   /* CONFIG_NUMA */
6137
6138 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6139 {
6140         int node, local_node;
6141         struct zoneref *zonerefs;
6142         int nr_zones;
6143
6144         local_node = pgdat->node_id;
6145
6146         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6147         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6148         zonerefs += nr_zones;
6149
6150         /*
6151          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
6152          * of all the other nodes.
6153          * We don't want to pressure a particular node, so when
6154          * building the zones for node N, we make sure that the
6155          * zones coming right after the local ones are those from
6156          * node N+1 (modulo N)
6157          */
6158         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
6159                 if (!node_online(node))
6160                         continue;
6161                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6162                 zonerefs += nr_zones;
6163         }
6164         for (node = 0; node < local_node; node++) {
6165                 if (!node_online(node))
6166                         continue;
6167                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6168                 zonerefs += nr_zones;
6169         }
6170
6171         zonerefs->zone = NULL;
6172         zonerefs->zone_idx = 0;
6173 }
6174
6175 #endif  /* CONFIG_NUMA */
6176
6177 /*
6178  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
6179  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
6180  * that an item put on a list will immediately be handed over to
6181  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
6182  * with interrupts disabled.
6183  *
6184  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
6185  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
6186  * hotplugged processors.
6187  *
6188  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
6189  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
6190  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
6191  */
6192 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p);
6193 /* These effectively disable the pcplists in the boot pageset completely */
6194 #define BOOT_PAGESET_HIGH       0
6195 #define BOOT_PAGESET_BATCH      1
6196 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
6197 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
6198
6199 static void __build_all_zonelists(void *data)
6200 {
6201         int nid;
6202         int __maybe_unused cpu;
6203         pg_data_t *self = data;
6204         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
6205
6206         spin_lock(&lock);
6207
6208 #ifdef CONFIG_NUMA
6209         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
6210 #endif
6211
6212         /*
6213          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
6214          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
6215          */
6216         if (self && !node_online(self->node_id)) {
6217                 build_zonelists(self);
6218         } else {
6219                 for_each_online_node(nid) {
6220                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6221
6222                         build_zonelists(pgdat);
6223                 }
6224
6225 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6226                 /*
6227                  * We now know the "local memory node" for each node--
6228                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
6229                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
6230                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
6231                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
6232                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
6233                  */
6234                 for_each_online_cpu(cpu)
6235                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
6236 #endif
6237         }
6238
6239         spin_unlock(&lock);
6240 }
6241
6242 static noinline void __init
6243 build_all_zonelists_init(void)
6244 {
6245         int cpu;
6246
6247         __build_all_zonelists(NULL);
6248
6249         /*
6250          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
6251          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
6252          * each zone will be allocated later when the per cpu
6253          * allocator is available.
6254          *
6255          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
6256          * cpus if the system is already booted because the pagesets
6257          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
6258          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
6259          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
6260          * (a chicken-egg dilemma).
6261          */
6262         for_each_possible_cpu(cpu)
6263                 pageset_init(&per_cpu(boot_pageset, cpu));
6264
6265         mminit_verify_zonelist();
6266         cpuset_init_current_mems_allowed();
6267 }
6268
6269 /*
6270  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
6271  *
6272  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
6273  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
6274  */
6275 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6276 {
6277         unsigned long vm_total_pages;
6278
6279         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
6280                 build_all_zonelists_init();
6281         } else {
6282                 __build_all_zonelists(pgdat);
6283                 /* cpuset refresh routine should be here */
6284         }
6285         /* Get the number of free pages beyond high watermark in all zones. */
6286         vm_total_pages = nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
6287         /*
6288          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
6289          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
6290          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
6291          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
6292          * disabled and enable it later
6293          */
6294         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
6295                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
6296         else
6297                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
6298
6299         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
6300                 nr_online_nodes,
6301                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
6302                 vm_total_pages);
6303 #ifdef CONFIG_NUMA
6304         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
6305 #endif
6306 }
6307
6308 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
6309 static bool __meminit
6310 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
6311 {
6312         static struct memblock_region *r;
6313
6314         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
6315                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
6316                         for_each_mem_region(r) {
6317                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
6318                                         break;
6319                         }
6320                 }
6321                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
6322                     memblock_is_mirror(r)) {
6323                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
6324                         return true;
6325                 }
6326         }
6327         return false;
6328 }
6329
6330 /*
6331  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
6332  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
6333  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
6334  *
6335  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
6336  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
6337  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
6338  */
6339 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
6340                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
6341                 enum meminit_context context,
6342                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
6343 {
6344         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
6345         struct page *page;
6346
6347         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
6348                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
6349
6350 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6351         /*
6352          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
6353          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
6354          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
6355          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
6356          * the hotplug lock.
6357          */
6358         if (zone == ZONE_DEVICE) {
6359                 if (!altmap)
6360                         return;
6361
6362                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
6363                         start_pfn += altmap->reserve;
6364                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6365         }
6366 #endif
6367
6368         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
6369                 /*
6370                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
6371                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
6372                  */
6373                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
6374                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
6375                                 continue;
6376                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn))
6377                                 break;
6378                 }
6379
6380                 page = pfn_to_page(pfn);
6381                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
6382                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
6383                         __SetPageReserved(page);
6384
6385                 /*
6386                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
6387                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
6388                  * over the place during system boot.
6389                  */
6390                 if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6391                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
6392                         cond_resched();
6393                 }
6394                 pfn++;
6395         }
6396 }
6397
6398 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6399 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
6400                                    unsigned long start_pfn,
6401                                    unsigned long nr_pages,
6402                                    struct dev_pagemap *pgmap)
6403 {
6404         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
6405         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6406         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
6407         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
6408         unsigned long start = jiffies;
6409         int nid = pgdat->node_id;
6410
6411         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx(zone) != ZONE_DEVICE))
6412                 return;
6413
6414         /*
6415          * The call to memmap_init_zone should have already taken care
6416          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
6417          * the end of that region and start processing the device pages.
6418          */
6419         if (altmap) {
6420                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6421                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
6422         }
6423
6424         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
6425                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6426
6427                 __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
6428
6429                 /*
6430                  * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
6431                  * phase for it to be fully associated with a zone.
6432                  *
6433                  * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
6434                  * the flag as we are still initializing the pages.
6435                  */
6436                 __SetPageReserved(page);
6437
6438                 /*
6439                  * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
6440                  * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
6441                  * ever freed or placed on a driver-private list.
6442                  */
6443                 page->pgmap = pgmap;
6444                 page->zone_device_data = NULL;
6445
6446                 /*
6447                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
6448                  * movable at startup. This will force kernel allocations
6449                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
6450                  * the address space during boot when many long-lived
6451                  * kernel allocations are made.
6452                  *
6453                  * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
6454                  * because this is done early in section_activate()
6455                  */
6456                 if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6457                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
6458                         cond_resched();
6459                 }
6460         }
6461
6462         pr_info("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
6463                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
6464 }
6465
6466 #endif
6467 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
6468 {
6469         unsigned int order, t;
6470         for_each_migratetype_order(order, t) {
6471                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
6472                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
6473         }
6474 }
6475
6476 #if !defined(CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP)
6477 /*
6478  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
6479  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
6480  * memmap_init_zone().
6481  *
6482  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
6483  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
6484  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
6485  *   arbitrary section size
6486  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
6487  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
6488  *   nicely with memmap sections
6489  *
6490  * Explicitly initialize those struct pages so that:
6491  * - PG_Reserved is set
6492  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
6493  *   hole is in the middle of a zone
6494  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
6495  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
6496  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
6497  *   section that will be appended to the zone/node below.
6498  */
6499 static u64 __meminit init_unavailable_range(unsigned long spfn,
6500                                             unsigned long epfn,
6501                                             int zone, int node)
6502 {
6503         unsigned long pfn;
6504         u64 pgcnt = 0;
6505
6506         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6507                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6508                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6509                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6510                         continue;
6511                 }
6512                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
6513                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
6514                 pgcnt++;
6515         }
6516
6517         return pgcnt;
6518 }
6519 #else
6520 static inline u64 init_unavailable_range(unsigned long spfn, unsigned long epfn,
6521                                          int zone, int node)
6522 {
6523         return 0;
6524 }
6525 #endif
6526
6527 void __meminit __weak memmap_init_zone(struct zone *zone)
6528 {
6529         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6530         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
6531         int i, nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
6532         static unsigned long hole_pfn;
6533         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6534         u64 pgcnt = 0;
6535
6536         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6537                 start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6538                 end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6539
6540                 if (end_pfn > start_pfn)
6541                         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid,
6542                                         zone_id, start_pfn, zone_end_pfn,
6543                                         MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
6544
6545                 if (hole_pfn < start_pfn)
6546                         pgcnt += init_unavailable_range(hole_pfn, start_pfn,
6547                                                         zone_id, nid);
6548                 hole_pfn = end_pfn;
6549         }
6550
6551 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6552         /*
6553          * Initialize the hole in the range [zone_end_pfn, section_end].
6554          * If zone boundary falls in the middle of a section, this hole
6555          * will be re-initialized during the call to this function for the
6556          * higher zone.
6557          */
6558         end_pfn = round_up(zone_end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
6559         if (hole_pfn < end_pfn)
6560                 pgcnt += init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn,
6561                                                 zone_id, nid);
6562 #endif
6563
6564         if (pgcnt)
6565                 pr_info("  %s zone: %llu pages in unavailable ranges\n",
6566                         zone->name, pgcnt);
6567 }
6568
6569 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
6570 {
6571 #ifdef CONFIG_MMU
6572         int batch;
6573
6574         /*
6575          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
6576          * size of the zone.
6577          */
6578         batch = zone_managed_pages(zone) / 1024;
6579         /* But no more than a meg. */
6580         if (batch * PAGE_SIZE > 1024 * 1024)
6581                 batch = (1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
6582         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
6583         if (batch < 1)
6584                 batch = 1;
6585
6586         /*
6587          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
6588          * of 2 value was found to be more likely to have
6589          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
6590          *
6591          * For example if 2 tasks are alternately allocating
6592          * batches of pages, one task can end up with a lot
6593          * of pages of one half of the possible page colors
6594          * and the other with pages of the other colors.
6595          */
6596         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
6597
6598         return batch;
6599
6600 #else
6601         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
6602          * conditions.
6603          *
6604          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
6605          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
6606          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
6607          *
6608          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
6609          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
6610          * can be a significant delay between the individual batches being
6611          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
6612          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
6613          */
6614         return 0;
6615 #endif
6616 }
6617
6618 /*
6619  * pcp->high and pcp->batch values are related and generally batch is lower
6620  * than high. They are also related to pcp->count such that count is lower
6621  * than high, and as soon as it reaches high, the pcplist is flushed.
6622  *
6623  * However, guaranteeing these relations at all times would require e.g. write
6624  * barriers here but also careful usage of read barriers at the read side, and
6625  * thus be prone to error and bad for performance. Thus the update only prevents
6626  * store tearing. Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they
6627  * can cope with those fields changing asynchronously, and fully trust only the
6628  * pcp->count field on the local CPU with interrupts disabled.
6629  *
6630  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
6631  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
6632  * exist).
6633  */
6634 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
6635                 unsigned long batch)
6636 {
6637         WRITE_ONCE(pcp->batch, batch);
6638         WRITE_ONCE(pcp->high, high);
6639 }
6640
6641 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
6642 {
6643         struct per_cpu_pages *pcp;
6644         int migratetype;
6645
6646         memset(p, 0, sizeof(*p));
6647
6648         pcp = &p->pcp;
6649         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
6650                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
6651
6652         /*
6653          * Set batch and high values safe for a boot pageset. A true percpu
6654          * pageset's initialization will update them subsequently. Here we don't
6655          * need to be as careful as pageset_update() as nobody can access the
6656          * pageset yet.
6657          */
6658         pcp->high = BOOT_PAGESET_HIGH;
6659         pcp->batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
6660 }
6661
6662 static void __zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, unsigned long high,
6663                 unsigned long batch)
6664 {
6665         struct per_cpu_pageset *p;
6666         int cpu;
6667
6668         for_each_possible_cpu(cpu) {
6669                 p = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6670                 pageset_update(&p->pcp, high, batch);
6671         }
6672 }
6673
6674 /*
6675  * Calculate and set new high and batch values for all per-cpu pagesets of a
6676  * zone, based on the zone's size and the percpu_pagelist_fraction sysctl.
6677  */
6678 static void zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone)
6679 {
6680         unsigned long new_high, new_batch;
6681
6682         if (percpu_pagelist_fraction) {
6683                 new_high = zone_managed_pages(zone) / percpu_pagelist_fraction;
6684                 new_batch = max(1UL, new_high / 4);
6685                 if ((new_high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
6686                         new_batch = PAGE_SHIFT * 8;
6687         } else {
6688                 new_batch = zone_batchsize(zone);
6689                 new_high = 6 * new_batch;
6690                 new_batch = max(1UL, 1 * new_batch);
6691         }
6692
6693         if (zone->pageset_high == new_high &&
6694             zone->pageset_batch == new_batch)
6695                 return;
6696
6697         zone->pageset_high = new_high;
6698         zone->pageset_batch = new_batch;
6699
6700         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, new_high, new_batch);
6701 }
6702
6703 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
6704 {
6705         struct per_cpu_pageset *p;
6706         int cpu;
6707
6708         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
6709         for_each_possible_cpu(cpu) {
6710                 p = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6711                 pageset_init(p);
6712         }
6713
6714         zone_set_pageset_high_and_batch(zone);
6715 }
6716
6717 /*
6718  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
6719  * Before this call only boot pagesets were available.
6720  */
6721 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
6722 {
6723         struct pglist_data *pgdat;
6724         struct zone *zone;
6725         int __maybe_unused cpu;
6726
6727         for_each_populated_zone(zone)
6728                 setup_zone_pageset(zone);
6729
6730 #ifdef CONFIG_NUMA
6731         /*
6732          * Unpopulated zones continue using the boot pagesets.
6733          * The numa stats for these pagesets need to be reset.
6734          * Otherwise, they will end up skewing the stats of
6735          * the nodes these zones are associated with.
6736          */
6737         for_each_possible_cpu(cpu) {
6738                 struct per_cpu_pageset *pcp = &per_cpu(boot_pageset, cpu);
6739                 memset(pcp->vm_numa_stat_diff, 0,
6740                        sizeof(pcp->vm_numa_stat_diff));
6741         }
6742 #endif
6743
6744         for_each_online_pgdat(pgdat)
6745                 pgdat->per_cpu_nodestats =
6746                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
6747 }
6748
6749 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
6750 {
6751         /*
6752          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
6753          * relies on the ability of the linker to provide the
6754          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
6755          */
6756         zone->pageset = &boot_pageset;
6757         zone->pageset_high = BOOT_PAGESET_HIGH;
6758         zone->pageset_batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
6759
6760         if (populated_zone(zone))
6761                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
6762                         zone->name, zone->present_pages,
6763                                          zone_batchsize(zone));
6764 }
6765
6766 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
6767                                         unsigned long zone_start_pfn,
6768                                         unsigned long size)
6769 {
6770         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6771         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
6772
6773         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
6774                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
6775
6776         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6777
6778         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
6779                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
6780                         pgdat->node_id,
6781                         (unsigned long)zone_idx(zone),
6782                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
6783
6784         zone_init_free_lists(zone);
6785         zone->initialized = 1;
6786 }
6787
6788 /**
6789  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
6790  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
6791  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
6792  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
6793  *
6794  * It returns the start and end page frame of a node based on information
6795  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
6796  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
6797  * PFNs will be 0.
6798  */
6799 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
6800                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
6801 {
6802         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
6803         int i;
6804
6805         *start_pfn = -1UL;
6806         *end_pfn = 0;
6807
6808         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
6809                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
6810                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
6811         }
6812
6813         if (*start_pfn == -1UL)
6814                 *start_pfn = 0;
6815 }
6816
6817 /*
6818  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
6819  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
6820  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
6821  */
6822 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
6823 {
6824         int zone_index;
6825         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
6826                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
6827                         continue;
6828
6829                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
6830                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
6831                         break;
6832         }
6833
6834         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
6835         movable_zone = zone_index;
6836 }
6837
6838 /*
6839  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
6840  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
6841  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
6842  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
6843  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
6844  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
6845  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
6846  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
6847  */
6848 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
6849                                         unsigned long zone_type,
6850                                         unsigned long node_start_pfn,
6851                                         unsigned long node_end_pfn,
6852                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6853                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6854 {
6855         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
6856         if (zone_movable_pfn[nid]) {
6857                 /* Size ZONE_MOVABLE */
6858                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
6859                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6860                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
6861                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
6862
6863                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
6864                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
6865                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
6866                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
6867                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6868
6869                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
6870                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
6871                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
6872         }
6873 }
6874
6875 /*
6876  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
6877  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
6878  */
6879 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6880                                         unsigned long zone_type,
6881                                         unsigned long node_start_pfn,
6882                                         unsigned long node_end_pfn,
6883                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6884                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6885 {
6886         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6887         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6888         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6889         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6890                 return 0;
6891
6892         /* Get the start and end of the zone */
6893         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6894         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6895         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6896                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
6897                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6898
6899         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
6900         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
6901                 return 0;
6902
6903         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
6904         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
6905         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
6906
6907         /* Return the spanned pages */
6908         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
6909 }
6910
6911 /*
6912  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
6913  * then all holes in the requested range will be accounted for.
6914  */
6915 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
6916                                 unsigned long range_start_pfn,
6917                                 unsigned long range_end_pfn)
6918 {
6919         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
6920         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6921         int i;
6922
6923         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6924                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6925                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6926                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
6927         }
6928         return nr_absent;
6929 }
6930
6931 /**
6932  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
6933  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
6934  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
6935  *
6936  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
6937  */
6938 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
6939                                                         unsigned long end_pfn)
6940 {
6941         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
6942 }
6943
6944 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
6945 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6946                                         unsigned long zone_type,
6947                                         unsigned long node_start_pfn,
6948                                         unsigned long node_end_pfn)
6949 {
6950         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6951         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6952         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6953         unsigned long nr_absent;
6954
6955         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6956         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6957                 return 0;
6958
6959         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6960         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6961
6962         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6963                         node_start_pfn, node_end_pfn,
6964                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
6965         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6966
6967         /*
6968          * ZONE_MOVABLE handling.
6969          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
6970          * and vice versa.
6971          */
6972         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
6973                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6974                 struct memblock_region *r;
6975
6976                 for_each_mem_region(r) {
6977                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
6978                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6979                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
6980                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6981
6982                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
6983                             memblock_is_mirror(r))
6984                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6985
6986                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
6987                             !memblock_is_mirror(r))
6988                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6989                 }
6990         }
6991
6992         return nr_absent;
6993 }
6994
6995 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
6996                                                 unsigned long node_start_pfn,
6997                                                 unsigned long node_end_pfn)
6998 {
6999         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
7000         enum zone_type i;
7001
7002         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7003                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7004                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7005                 unsigned long spanned, absent;
7006                 unsigned long size, real_size;
7007
7008                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7009                                                      node_start_pfn,
7010                                                      node_end_pfn,
7011                                                      &zone_start_pfn,
7012                                                      &zone_end_pfn);
7013                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7014                                                    node_start_pfn,
7015                                                    node_end_pfn);
7016
7017                 size = spanned;
7018                 real_size = size - absent;
7019
7020                 if (size)
7021                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7022                 else
7023                         zone->zone_start_pfn = 0;
7024                 zone->spanned_pages = size;
7025                 zone->present_pages = real_size;
7026
7027                 totalpages += size;
7028                 realtotalpages += real_size;
7029         }
7030
7031         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
7032         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
7033         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
7034                                                         realtotalpages);
7035 }
7036
7037 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
7038 /*
7039  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
7040  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
7041  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
7042  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
7043  * bytes.
7044  */
7045 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
7046 {
7047         unsigned long usemapsize;
7048
7049         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
7050         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
7051         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
7052         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
7053         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
7054
7055         return usemapsize / 8;
7056 }
7057
7058 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
7059 {
7060         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
7061                                                zone->spanned_pages);
7062         zone->pageblock_flags = NULL;
7063         if (usemapsize) {
7064                 zone->pageblock_flags =
7065                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
7066                                             zone_to_nid(zone));
7067                 if (!zone->pageblock_flags)
7068                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
7069                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
7070         }
7071 }
7072 #else
7073 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
7074 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
7075
7076 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
7077
7078 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
7079 void __init set_pageblock_order(void)
7080 {
7081         unsigned int order;
7082
7083         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
7084         if (pageblock_order)
7085                 return;
7086
7087         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
7088                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
7089         else
7090                 order = MAX_ORDER - 1;
7091
7092         /*
7093          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
7094          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
7095          * powerpc.
7096          */
7097         pageblock_order = order;
7098 }
7099 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7100
7101 /*
7102  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
7103  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
7104  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
7105  * the kernel config
7106  */
7107 void __init set_pageblock_order(void)
7108 {
7109 }
7110
7111 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7112
7113 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
7114                                                 unsigned long present_pages)
7115 {
7116         unsigned long pages = spanned_pages;
7117
7118         /*
7119          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
7120          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
7121          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
7122          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
7123          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
7124          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
7125          */
7126         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
7127             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
7128                 pages = present_pages;
7129
7130         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
7131 }
7132
7133 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
7134 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
7135 {
7136         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
7137
7138         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
7139         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
7140         ds_queue->split_queue_len = 0;
7141 }
7142 #else
7143 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
7144 #endif
7145
7146 #ifdef CONFIG_COMPACTION
7147 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
7148 {
7149         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
7150 }
7151 #else
7152 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
7153 #endif
7154
7155 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
7156 {
7157         pgdat_resize_init(pgdat);
7158
7159         pgdat_init_split_queue(pgdat);
7160         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
7161
7162         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
7163         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7164
7165         pgdat_page_ext_init(pgdat);
7166         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
7167 }
7168
7169 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
7170                                                         unsigned long remaining_pages)
7171 {
7172         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
7173         zone_set_nid(zone, nid);
7174         zone->name = zone_names[idx];
7175         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
7176         spin_lock_init(&zone->lock);
7177         zone_seqlock_init(zone);
7178         zone_pcp_init(zone);
7179 }
7180
7181 /*
7182  * Set up the zone data structures
7183  * - init pgdat internals
7184  * - init all zones belonging to this node
7185  *
7186  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
7187  */
7188 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7189 void __ref free_area_init_core_hotplug(int nid)
7190 {
7191         enum zone_type z;
7192         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7193
7194         pgdat_init_internals(pgdat);
7195         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
7196                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
7197 }
7198 #endif
7199
7200 /*
7201  * Set up the zone data structures:
7202  *   - mark all pages reserved
7203  *   - mark all memory queues empty
7204  *   - clear the memory bitmaps
7205  *
7206  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
7207  * NOTE: this function is only called during early init.
7208  */
7209 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
7210 {
7211         enum zone_type j;
7212         int nid = pgdat->node_id;
7213
7214         pgdat_init_internals(pgdat);
7215         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
7216
7217         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7218                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7219                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
7220
7221                 size = zone->spanned_pages;
7222                 freesize = zone->present_pages;
7223
7224                 /*
7225                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
7226                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
7227                  * and per-cpu initialisations
7228                  */
7229                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
7230                 if (!is_highmem_idx(j)) {
7231                         if (freesize >= memmap_pages) {
7232                                 freesize -= memmap_pages;
7233                                 if (memmap_pages)
7234                                         printk(KERN_DEBUG
7235                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
7236                                                zone_names[j], memmap_pages);
7237                         } else
7238                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
7239                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
7240                 }
7241
7242                 /* Account for reserved pages */
7243                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
7244                         freesize -= dma_reserve;
7245                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
7246                                         zone_names[0], dma_reserve);
7247                 }
7248
7249                 if (!is_highmem_idx(j))
7250                         nr_kernel_pages += freesize;
7251                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
7252                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
7253                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
7254                 nr_all_pages += freesize;
7255
7256                 /*
7257                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
7258                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
7259                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
7260                  */
7261                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
7262
7263                 if (!size)
7264                         continue;
7265
7266                 set_pageblock_order();
7267                 setup_usemap(zone);
7268                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
7269                 memmap_init_zone(zone);
7270         }
7271 }
7272
7273 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
7274 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
7275 {
7276         unsigned long __maybe_unused start = 0;
7277         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
7278
7279         /* Skip empty nodes */
7280         if (!pgdat->node_spanned_pages)
7281                 return;
7282
7283         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
7284         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
7285         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
7286         if (!pgdat->node_mem_map) {
7287                 unsigned long size, end;
7288                 struct page *map;
7289
7290                 /*
7291                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
7292                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
7293                  * for the buddy allocator to function correctly.
7294                  */
7295                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
7296                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7297                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
7298                 map = memblock_alloc_node(size, SMP_CACHE_BYTES,
7299                                           pgdat->node_id);
7300                 if (!map)
7301                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
7302                               size, pgdat->node_id);
7303                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
7304         }
7305         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
7306                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
7307                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
7308 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
7309         /*
7310          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
7311          */
7312         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
7313                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
7314                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
7315                         mem_map -= offset;
7316         }
7317 #endif
7318 }
7319 #else
7320 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
7321 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
7322
7323 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
7324 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
7325 {
7326         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
7327 }
7328 #else
7329 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
7330 #endif
7331
7332 static void __init free_area_init_node(int nid)
7333 {
7334         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7335         unsigned long start_pfn = 0;
7336         unsigned long end_pfn = 0;
7337
7338         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
7339         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7340
7341         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
7342
7343         pgdat->node_id = nid;
7344         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
7345         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
7346
7347         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7348                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7349                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
7350         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
7351
7352         alloc_node_mem_map(pgdat);
7353         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
7354
7355         free_area_init_core(pgdat);
7356 }
7357
7358 void __init free_area_init_memoryless_node(int nid)
7359 {
7360         free_area_init_node(nid);
7361 }
7362
7363 #if MAX_NUMNODES > 1
7364 /*
7365  * Figure out the number of possible node ids.
7366  */
7367 void __init setup_nr_node_ids(void)
7368 {
7369         unsigned int highest;
7370
7371         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
7372         nr_node_ids = highest + 1;
7373 }
7374 #endif
7375
7376 /**
7377  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
7378  *
7379  * This function should be called after node map is populated and sorted.
7380  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
7381  * all the nodes.
7382  *
7383  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
7384  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
7385  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
7386  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
7387  *
7388  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
7389  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
7390  * populated node map.
7391  *
7392  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
7393  * requirement (single node).
7394  */
7395 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
7396 {
7397         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
7398         unsigned long start, end, mask;
7399         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
7400         int i, nid;
7401
7402         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
7403                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
7404                         last_nid = nid;
7405                         last_end = end;
7406                         continue;
7407                 }
7408
7409                 /*
7410                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
7411                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
7412                  * too coarse to separate the current node from the last.
7413                  */
7414                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
7415                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
7416                         mask <<= 1;
7417
7418                 /* accumulate all internode masks */
7419                 accl_mask |= mask;
7420         }
7421
7422         /* convert mask to number of pages */
7423         return ~accl_mask + 1;
7424 }
7425
7426 /**
7427  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
7428  *
7429  * Return: the minimum PFN based on information provided via
7430  * memblock_set_node().
7431  */
7432 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
7433 {
7434         return PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
7435 }
7436
7437 /*
7438  * early_calculate_totalpages()
7439  * Sum pages in active regions for movable zone.
7440  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
7441  */
7442 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
7443 {
7444         unsigned long totalpages = 0;
7445         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7446         int i, nid;
7447
7448         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7449                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
7450
7451                 totalpages += pages;
7452                 if (pages)
7453                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7454         }
7455         return totalpages;
7456 }
7457
7458 /*
7459  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
7460  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
7461  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
7462  * others
7463  */
7464 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
7465 {
7466         int i, nid;
7467         unsigned long usable_startpfn;
7468         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
7469         /* save the state before borrow the nodemask */
7470         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
7471         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
7472         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
7473         struct memblock_region *r;
7474
7475         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
7476         find_usable_zone_for_movable();
7477
7478         /*
7479          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
7480          * options.
7481          */
7482         if (movable_node_is_enabled()) {
7483                 for_each_mem_region(r) {
7484                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
7485                                 continue;
7486
7487                         nid = memblock_get_region_node(r);
7488
7489                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
7490                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7491                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7492                                 usable_startpfn;
7493                 }
7494
7495                 goto out2;
7496         }
7497
7498         /*
7499          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
7500          */
7501         if (mirrored_kernelcore) {
7502                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
7503
7504                 for_each_mem_region(r) {
7505                         if (memblock_is_mirror(r))
7506                                 continue;
7507
7508                         nid = memblock_get_region_node(r);
7509
7510                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
7511
7512                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
7513                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
7514                                 continue;
7515                         }
7516
7517                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7518                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7519                                 usable_startpfn;
7520                 }
7521
7522                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7523                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
7524
7525                 goto out2;
7526         }
7527
7528         /*
7529          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7530          * amount of necessary memory.
7531          */
7532         if (required_kernelcore_percent)
7533                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7534                                        10000UL;
7535         if (required_movablecore_percent)
7536                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7537                                         10000UL;
7538
7539         /*
7540          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7541          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7542          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7543          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7544          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7545          * what movablecore would have allowed.
7546          */
7547         if (required_movablecore) {
7548                 unsigned long corepages;
7549
7550                 /*
7551                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7552                  * was requested by the user
7553                  */
7554                 required_movablecore =
7555                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7556                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7557                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7558
7559                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7560         }
7561
7562         /*
7563          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7564          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7565          */
7566         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7567                 goto out;
7568
7569         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7570         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7571
7572 restart:
7573         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7574         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7575         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7576                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7577
7578                 /*
7579                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7580                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7581                  * amount of memory for the kernel
7582                  */
7583                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7584                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7585
7586                 /*
7587                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7588                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7589                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7590                  */
7591                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7592
7593                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7594                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7595                         unsigned long size_pages;
7596
7597                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7598                         if (start_pfn >= end_pfn)
7599                                 continue;
7600
7601                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7602                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7603                                 unsigned long kernel_pages;
7604                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7605                                                                 - start_pfn;
7606
7607                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7608                                                         kernelcore_remaining);
7609                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7610                                                         required_kernelcore);
7611
7612                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7613                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7614
7615                                         /*
7616                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7617                                          * that if we have to rebalance
7618                                          * kernelcore across nodes, we will
7619                                          * not double account here
7620                                          */
7621                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7622                                         continue;
7623                                 }
7624                                 start_pfn = usable_startpfn;
7625                         }
7626
7627                         /*
7628                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7629                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7630                          * number of pages used as kernelcore
7631                          */
7632                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7633                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7634                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7635                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7636
7637                         /*
7638                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7639                          * break if the kernelcore for this node has been
7640                          * satisfied
7641                          */
7642                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7643                                                                 size_pages);
7644                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7645                         if (!kernelcore_remaining)
7646                                 break;
7647                 }
7648         }
7649
7650         /*
7651          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7652          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7653          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7654          * satisfied
7655          */
7656         usable_nodes--;
7657         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7658                 goto restart;
7659
7660 out2:
7661         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7662         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
7663                 zone_movable_pfn[nid] =
7664                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
7665
7666 out:
7667         /* restore the node_state */
7668         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
7669 }
7670
7671 /* Any regular or high memory on that node ? */
7672 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
7673 {
7674         enum zone_type zone_type;
7675
7676         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
7677                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
7678                 if (populated_zone(zone)) {
7679                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
7680                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
7681                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
7682                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
7683                         break;
7684                 }
7685         }
7686 }
7687
7688 /*
7689  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
7690  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
7691  */
7692 bool __weak arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
7693 {
7694         return false;
7695 }
7696
7697 /**
7698  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
7699  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
7700  *
7701  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
7702  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
7703  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
7704  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
7705  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
7706  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
7707  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
7708  * at arch_max_dma_pfn.
7709  */
7710 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
7711 {
7712         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7713         int i, nid, zone;
7714         bool descending;
7715
7716         /* Record where the zone boundaries are */
7717         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
7718                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
7719         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
7720                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
7721
7722         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
7723         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
7724
7725         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7726                 if (descending)
7727                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
7728                 else
7729                         zone = i;
7730
7731                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
7732                         continue;
7733
7734                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
7735                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
7736                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
7737
7738                 start_pfn = end_pfn;
7739         }
7740
7741         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7742         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
7743         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
7744
7745         /* Print out the zone ranges */
7746         pr_info("Zone ranges:\n");
7747         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7748                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7749                         continue;
7750                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
7751                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
7752                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
7753                         pr_cont("empty\n");
7754                 else
7755                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
7756                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
7757                                         << PAGE_SHIFT,
7758                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
7759                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
7760         }
7761
7762         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7763         pr_info("Movable zone start for each node\n");
7764         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
7765                 if (zone_movable_pfn[i])
7766                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
7767                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
7768         }
7769
7770         /*
7771          * Print out the early node map, and initialize the
7772          * subsection-map relative to active online memory ranges to
7773          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
7774          */
7775         pr_info("Early memory node ranges\n");
7776         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7777                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7778                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7779                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
7780                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
7781         }
7782
7783         /* Initialise every node */
7784         mminit_verify_pageflags_layout();
7785         setup_nr_node_ids();
7786         for_each_online_node(nid) {
7787                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7788                 free_area_init_node(nid);
7789
7790                 /* Any memory on that node */
7791                 if (pgdat->node_present_pages)
7792                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7793                 check_for_memory(pgdat, nid);
7794         }
7795 }
7796
7797 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
7798                                      unsigned long *percent)
7799 {
7800         unsigned long long coremem;
7801         char *endptr;
7802
7803         if (!p)
7804                 return -EINVAL;
7805
7806         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
7807         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
7808         if (*endptr == '%') {
7809                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
7810                 WARN_ON(coremem > 100);
7811
7812                 *percent = coremem;
7813         } else {
7814                 coremem = memparse(p, &p);
7815                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
7816                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
7817
7818                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
7819                 *percent = 0UL;
7820         }
7821         return 0;
7822 }
7823
7824 /*
7825  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7826  * cannot be reclaimed or migrated.
7827  */
7828 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
7829 {
7830         /* parse kernelcore=mirror */
7831         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
7832                 mirrored_kernelcore = true;
7833                 return 0;
7834         }
7835
7836         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
7837                                   &required_kernelcore_percent);
7838 }
7839
7840 /*
7841  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7842  * can be reclaimed or migrated.
7843  */
7844 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
7845 {
7846         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
7847                                   &required_movablecore_percent);
7848 }
7849
7850 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
7851 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
7852
7853 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
7854 {
7855         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
7856         totalram_pages_add(count);
7857 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
7858         if (PageHighMem(page))
7859                 totalhigh_pages_add(count);
7860 #endif
7861 }
7862 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
7863
7864 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
7865 {
7866         void *pos;
7867         unsigned long pages = 0;
7868
7869         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
7870         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
7871         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
7872                 struct page *page = virt_to_page(pos);
7873                 void *direct_map_addr;
7874
7875                 /*
7876                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
7877                  * because some architectures' virt_to_page()
7878                  * work with aliases.  Getting the direct map
7879                  * address ensures that we get a _writeable_
7880                  * alias for the memset().
7881                  */
7882                 direct_map_addr = page_address(page);
7883                 /*
7884                  * Perform a kasan-unchecked memset() since this memory
7885                  * has not been initialized.
7886                  */
7887                 direct_map_addr = kasan_reset_tag(direct_map_addr);
7888                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
7889                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
7890
7891                 free_reserved_page(page);
7892         }
7893
7894         if (pages && s)
7895                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
7896                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
7897
7898         return pages;
7899 }
7900
7901 void __init mem_init_print_info(void)
7902 {
7903         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
7904         unsigned long init_code_size, init_data_size;
7905
7906         physpages = get_num_physpages();
7907         codesize = _etext - _stext;
7908         datasize = _edata - _sdata;
7909         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
7910         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
7911         init_data_size = __init_end - __init_begin;
7912         init_code_size = _einittext - _sinittext;
7913
7914         /*
7915          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
7916          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
7917          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
7918          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
7919          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
7920          */
7921 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
7922         do { \
7923                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
7924                         size -= adj; \
7925         } while (0)
7926
7927         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
7928                      _sinittext, init_code_size);
7929         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
7930         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
7931         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
7932         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
7933
7934 #undef  adj_init_size
7935
7936         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
7937 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7938                 ", %luK highmem"
7939 #endif
7940                 ")\n",
7941                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7942                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
7943                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
7944                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
7945                 (physpages - totalram_pages() - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
7946                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10)
7947 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7948                 , totalhigh_pages() << (PAGE_SHIFT - 10)
7949 #endif
7950                 );
7951 }
7952
7953 /**
7954  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
7955  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
7956  *
7957  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
7958  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
7959  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
7960  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
7961  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
7962  * smaller per-cpu batchsize.
7963  */
7964 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
7965 {
7966         dma_reserve = new_dma_reserve;
7967 }
7968
7969 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
7970 {
7971
7972         lru_add_drain_cpu(cpu);
7973         drain_pages(cpu);
7974
7975         /*
7976          * Spill the event counters of the dead processor
7977          * into the current processors event counters.
7978          * This artificially elevates the count of the current
7979          * processor.
7980          */
7981         vm_events_fold_cpu(cpu);
7982
7983         /*
7984          * Zero the differential counters of the dead processor
7985          * so that the vm statistics are consistent.
7986          *
7987          * This is only okay since the processor is dead and cannot
7988          * race with what we are doing.
7989          */
7990         cpu_vm_stats_fold(cpu);
7991         return 0;
7992 }
7993
7994 #ifdef CONFIG_NUMA
7995 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7996
7997 static int __init set_hashdist(char *str)
7998 {
7999         if (!str)
8000                 return 0;
8001         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
8002         return 1;
8003 }
8004 __setup("hashdist=", set_hashdist);
8005 #endif
8006
8007 void __init page_alloc_init(void)
8008 {
8009         int ret;
8010
8011 #ifdef CONFIG_NUMA
8012         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
8013                 hashdist = 0;
8014 #endif
8015
8016         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
8017                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
8018                                         page_alloc_cpu_dead);
8019         WARN_ON(ret < 0);
8020 }
8021
8022 /*
8023  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
8024  *      or min_free_kbytes changes.
8025  */
8026 static void calculate_totalreserve_pages(void)
8027 {
8028         struct pglist_data *pgdat;
8029         unsigned long reserve_pages = 0;
8030         enum zone_type i, j;
8031
8032         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8033
8034                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
8035
8036                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8037                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
8038                         long max = 0;
8039                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
8040
8041                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
8042                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8043                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
8044                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
8045                         }
8046
8047                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
8048                         max += high_wmark_pages(zone);
8049
8050                         if (max > managed_pages)
8051                                 max = managed_pages;
8052
8053                         pgdat->totalreserve_pages += max;
8054
8055                         reserve_pages += max;
8056                 }
8057         }
8058         totalreserve_pages = reserve_pages;
8059 }
8060
8061 /*
8062  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
8063  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
8064  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
8065  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
8066  */
8067 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
8068 {
8069         struct pglist_data *pgdat;
8070         enum zone_type i, j;
8071
8072         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8073                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES - 1; i++) {
8074                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[i];
8075                         int ratio = sysctl_lowmem_reserve_ratio[i];
8076                         bool clear = !ratio || !zone_managed_pages(zone);
8077                         unsigned long managed_pages = 0;
8078
8079                         for (j = i + 1; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8080                                 if (clear) {
8081                                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
8082                                 } else {
8083                                         struct zone *upper_zone = &pgdat->node_zones[j];
8084
8085                                         managed_pages += zone_managed_pages(upper_zone);
8086                                         zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages / ratio;
8087                                 }
8088                         }
8089                 }
8090         }
8091
8092         /* update totalreserve_pages */
8093         calculate_totalreserve_pages();
8094 }
8095
8096 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
8097 {
8098         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
8099         unsigned long lowmem_pages = 0;
8100         struct zone *zone;
8101         unsigned long flags;
8102
8103         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
8104         for_each_zone(zone) {
8105                 if (!is_highmem(zone))
8106                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
8107         }
8108
8109         for_each_zone(zone) {
8110                 u64 tmp;
8111
8112                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8113                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
8114                 do_div(tmp, lowmem_pages);
8115                 if (is_highmem(zone)) {
8116                         /*
8117                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
8118                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
8119                          * value here.
8120                          *
8121                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
8122                          * deltas control async page reclaim, and so should
8123                          * not be capped for highmem.
8124                          */
8125                         unsigned long min_pages;
8126
8127                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
8128                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
8129                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
8130                 } else {
8131                         /*
8132                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
8133                          * proportionate to the zone's size.
8134                          */
8135                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
8136                 }
8137
8138                 /*
8139                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
8140                  * scale factor in proportion to available memory, but
8141                  * ensure a minimum size on small systems.
8142                  */
8143                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
8144                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
8145                                       watermark_scale_factor, 10000));
8146
8147                 zone->watermark_boost = 0;
8148                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
8149                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
8150
8151                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8152         }
8153
8154         /* update totalreserve_pages */
8155         calculate_totalreserve_pages();
8156 }
8157
8158 /**
8159  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
8160  * or when memory is hot-{added|removed}
8161  *
8162  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
8163  * correctly with respect to min_free_kbytes.
8164  */
8165 void setup_per_zone_wmarks(void)
8166 {
8167         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
8168
8169         spin_lock(&lock);
8170         __setup_per_zone_wmarks();
8171         spin_unlock(&lock);
8172 }
8173
8174 /*
8175  * Initialise min_free_kbytes.
8176  *
8177  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
8178  * we want it large (256MB max).  But it is not linear, because network
8179  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
8180  *
8181  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
8182  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
8183  *
8184  * which yields
8185  *
8186  * 16MB:        512k
8187  * 32MB:        724k
8188  * 64MB:        1024k
8189  * 128MB:       1448k
8190  * 256MB:       2048k
8191  * 512MB:       2896k
8192  * 1024MB:      4096k
8193  * 2048MB:      5792k
8194  * 4096MB:      8192k
8195  * 8192MB:      11584k
8196  * 16384MB:     16384k
8197  */
8198 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
8199 {
8200         unsigned long lowmem_kbytes;
8201         int new_min_free_kbytes;
8202
8203         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
8204         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
8205
8206         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
8207                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
8208                 if (min_free_kbytes < 128)
8209                         min_free_kbytes = 128;
8210                 if (min_free_kbytes > 262144)
8211                         min_free_kbytes = 262144;
8212         } else {
8213                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
8214                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
8215         }
8216         setup_per_zone_wmarks();
8217         refresh_zone_stat_thresholds();
8218         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8219
8220 #ifdef CONFIG_NUMA
8221         setup_min_unmapped_ratio();
8222         setup_min_slab_ratio();
8223 #endif
8224
8225         khugepaged_min_free_kbytes_update();
8226
8227         return 0;
8228 }
8229 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
8230
8231 /*
8232  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
8233  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
8234  *      changes.
8235  */
8236 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8237                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8238 {
8239         int rc;
8240
8241         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8242         if (rc)
8243                 return rc;
8244
8245         if (write) {
8246                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
8247                 setup_per_zone_wmarks();
8248         }
8249         return 0;
8250 }
8251
8252 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8253                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8254 {
8255         int rc;
8256
8257         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8258         if (rc)
8259                 return rc;
8260
8261         if (write)
8262                 setup_per_zone_wmarks();
8263
8264         return 0;
8265 }
8266
8267 #ifdef CONFIG_NUMA
8268 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
8269 {
8270         pg_data_t *pgdat;
8271         struct zone *zone;
8272
8273         for_each_online_pgdat(pgdat)
8274                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
8275
8276         for_each_zone(zone)
8277                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8278                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
8279 }
8280
8281
8282 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8283                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8284 {
8285         int rc;
8286
8287         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8288         if (rc)
8289                 return rc;
8290
8291         setup_min_unmapped_ratio();
8292
8293         return 0;
8294 }
8295
8296 static void setup_min_slab_ratio(void)
8297 {
8298         pg_data_t *pgdat;
8299         struct zone *zone;
8300
8301         for_each_online_pgdat(pgdat)
8302                 pgdat->min_slab_pages = 0;
8303
8304         for_each_zone(zone)
8305                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8306                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
8307 }
8308
8309 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8310                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8311 {
8312         int rc;
8313
8314         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8315         if (rc)
8316                 return rc;
8317
8318         setup_min_slab_ratio();
8319
8320         return 0;
8321 }
8322 #endif
8323
8324 /*
8325  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
8326  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
8327  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
8328  *
8329  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
8330  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
8331  * if in function of the boot time zone sizes.
8332  */
8333 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8334                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8335 {
8336         int i;
8337
8338         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8339
8340         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8341                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] < 1)
8342                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] = 0;
8343         }
8344
8345         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8346         return 0;
8347 }
8348
8349 /*
8350  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
8351  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
8352  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
8353  */
8354 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8355                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8356 {
8357         struct zone *zone;
8358         int old_percpu_pagelist_fraction;
8359         int ret;
8360
8361         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8362         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
8363
8364         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8365         if (!write || ret < 0)
8366                 goto out;
8367
8368         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
8369         if (percpu_pagelist_fraction &&
8370             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
8371                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
8372                 ret = -EINVAL;
8373                 goto out;
8374         }
8375
8376         /* No change? */
8377         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
8378                 goto out;
8379
8380         for_each_populated_zone(zone)
8381                 zone_set_pageset_high_and_batch(zone);
8382 out:
8383         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8384         return ret;
8385 }
8386
8387 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
8388 /*
8389  * Returns the number of pages that arch has reserved but
8390  * is not known to alloc_large_system_hash().
8391  */
8392 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
8393 {
8394         return 0;
8395 }
8396 #endif
8397
8398 /*
8399  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
8400  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
8401  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
8402  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
8403  * only doubles, instead of quadrupling as well.
8404  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
8405  * makes sense, it is disabled on such platforms.
8406  */
8407 #if __BITS_PER_LONG > 32
8408 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
8409 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
8410 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
8411 #endif
8412
8413 /*
8414  * allocate a large system hash table from bootmem
8415  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
8416  *   quantity of entries
8417  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
8418  */
8419 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
8420                                      unsigned long bucketsize,
8421                                      unsigned long numentries,
8422                                      int scale,
8423                                      int flags,
8424                                      unsigned int *_hash_shift,
8425                                      unsigned int *_hash_mask,
8426                                      unsigned long low_limit,
8427                                      unsigned long high_limit)
8428 {
8429         unsigned long long max = high_limit;
8430         unsigned long log2qty, size;
8431         void *table = NULL;
8432         gfp_t gfp_flags;
8433         bool virt;
8434         bool huge;
8435
8436         /* allow the kernel cmdline to have a say */
8437         if (!numentries) {
8438                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
8439                 numentries = nr_kernel_pages;
8440                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
8441
8442                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
8443                 if (PAGE_SHIFT < 20)
8444                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
8445
8446 #if __BITS_PER_LONG > 32
8447                 if (!high_limit) {
8448                         unsigned long adapt;
8449
8450                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
8451                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
8452                                 scale++;
8453                 }
8454 #endif
8455
8456                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
8457                 if (scale > PAGE_SHIFT)
8458                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
8459                 else
8460                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
8461
8462                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
8463                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
8464                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
8465                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
8466                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
8467                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
8468                                 BUG_ON(!numentries);
8469                         }
8470                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
8471                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
8472         }
8473         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
8474
8475         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
8476         if (max == 0) {
8477                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
8478                 do_div(max, bucketsize);
8479         }
8480         max = min(max, 0x80000000ULL);
8481
8482         if (numentries < low_limit)
8483                 numentries = low_limit;
8484         if (numentries > max)
8485                 numentries = max;
8486
8487         log2qty = ilog2(numentries);
8488
8489         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
8490         do {
8491                 virt = false;
8492                 size = bucketsize << log2qty;
8493                 if (flags & HASH_EARLY) {
8494                         if (flags & HASH_ZERO)
8495                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
8496                         else
8497                                 table = memblock_alloc_raw(size,
8498                                                            SMP_CACHE_BYTES);
8499                 } else if (get_order(size) >= MAX_ORDER || hashdist) {
8500                         table = __vmalloc(size, gfp_flags);
8501                         virt = true;
8502                         huge = is_vm_area_hugepages(table);
8503                 } else {
8504                         /*
8505                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
8506                          * some pages at the end of hash table which
8507                          * alloc_pages_exact() automatically does
8508                          */
8509                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
8510                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
8511                 }
8512         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
8513
8514         if (!table)
8515                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
8516
8517         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
8518                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
8519                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
8520
8521         if (_hash_shift)
8522                 *_hash_shift = log2qty;
8523         if (_hash_mask)
8524                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8525
8526         return table;
8527 }
8528
8529 /*
8530  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8531  *
8532  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8533  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8534  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8535  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8536  *
8537  * Returns a page without holding a reference. If the caller wants to
8538  * dereference that page (e.g., dumping), it has to make sure that it
8539  * cannot get removed (e.g., via memory unplug) concurrently.
8540  *
8541  */
8542 struct page *has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page,
8543                                  int migratetype, int flags)
8544 {
8545         unsigned long iter = 0;
8546         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8547         unsigned long offset = pfn % pageblock_nr_pages;
8548
8549         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8550                 /*
8551                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8552                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8553                  * so consider them movable here.
8554                  */
8555                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8556                         return NULL;
8557
8558                 return page;
8559         }
8560
8561         for (; iter < pageblock_nr_pages - offset; iter++) {
8562                 if (!pfn_valid_within(pfn + iter))
8563                         continue;
8564
8565                 page = pfn_to_page(pfn + iter);
8566
8567                 /*
8568                  * Both, bootmem allocations and memory holes are marked
8569                  * PG_reserved and are unmovable. We can even have unmovable
8570                  * allocations inside ZONE_MOVABLE, for example when
8571                  * specifying "movablecore".
8572                  */
8573                 if (PageReserved(page))
8574                         return page;
8575
8576                 /*
8577                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8578                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8579                  * is movable.
8580                  */
8581                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8582                         continue;
8583
8584                 /*
8585                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
8586                  * THPs are on the LRU, but need to be counted as #small pages.
8587                  * We need not scan over tail pages because we don't
8588                  * handle each tail page individually in migration.
8589                  */
8590                 if (PageHuge(page) || PageTransCompound(page)) {
8591                         struct page *head = compound_head(page);
8592                         unsigned int skip_pages;
8593
8594                         if (PageHuge(page)) {
8595                                 if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
8596                                         return page;
8597                         } else if (!PageLRU(head) && !__PageMovable(head)) {
8598                                 return page;
8599                         }
8600
8601                         skip_pages = compound_nr(head) - (page - head);
8602                         iter += skip_pages - 1;
8603                         continue;
8604                 }
8605
8606                 /*
8607                  * We can't use page_count without pin a page
8608                  * because another CPU can free compound page.
8609                  * This check already skips compound tails of THP
8610                  * because their page->_refcount is zero at all time.
8611                  */
8612                 if (!page_ref_count(page)) {
8613                         if (PageBuddy(page))
8614                                 iter += (1 << buddy_order(page)) - 1;
8615                         continue;
8616                 }
8617
8618                 /*
8619                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8620                  * page_count() is not 0.
8621                  */
8622                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageHWPoison(page))
8623                         continue;
8624
8625                 /*
8626                  * We treat all PageOffline() pages as movable when offlining
8627                  * to give drivers a chance to decrement their reference count
8628                  * in MEM_GOING_OFFLINE in order to indicate that these pages
8629                  * can be offlined as there are no direct references anymore.
8630                  * For actually unmovable PageOffline() where the driver does
8631                  * not support this, we will fail later when trying to actually
8632                  * move these pages that still have a reference count > 0.
8633                  * (false negatives in this function only)
8634                  */
8635                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageOffline(page))
8636                         continue;
8637
8638                 if (__PageMovable(page) || PageLRU(page))
8639                         continue;
8640
8641                 /*
8642                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
8643                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
8644                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
8645                  */
8646                 return page;
8647         }
8648         return NULL;
8649 }
8650
8651 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
8652 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
8653 {
8654         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8655                              pageblock_nr_pages) - 1);
8656 }
8657
8658 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
8659 {
8660         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8661                                 pageblock_nr_pages));
8662 }
8663
8664 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG) || \
8665         (defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG_CORE) && defined(DYNAMIC_DEBUG_MODULE))
8666 /* Usage: See admin-guide/dynamic-debug-howto.rst */
8667 static void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
8668 {
8669         DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, "migrate failure");
8670
8671         if (DYNAMIC_DEBUG_BRANCH(descriptor)) {
8672                 struct page *page;
8673
8674                 dump_stack();
8675                 list_for_each_entry(page, page_list, lru)
8676                         dump_page(page, "migration failure");
8677         }
8678 }
8679 #else
8680 static inline void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
8681 {
8682 }
8683 #endif
8684
8685 /* [start, end) must belong to a single zone. */
8686 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
8687                                         unsigned long start, unsigned long end)
8688 {
8689         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
8690         unsigned int nr_reclaimed;
8691         unsigned long pfn = start;
8692         unsigned int tries = 0;
8693         int ret = 0;
8694         struct migration_target_control mtc = {
8695                 .nid = zone_to_nid(cc->zone),
8696                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
8697         };
8698
8699         lru_cache_disable();
8700
8701         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
8702                 if (fatal_signal_pending(current)) {
8703                         ret = -EINTR;
8704                         break;
8705                 }
8706
8707                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
8708                         cc->nr_migratepages = 0;
8709                         ret = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
8710                         if (ret && ret != -EAGAIN)
8711                                 break;
8712                         pfn = cc->migrate_pfn;
8713                         tries = 0;
8714                 } else if (++tries == 5) {
8715                         ret = -EBUSY;
8716                         break;
8717                 }
8718
8719                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
8720                                                         &cc->migratepages);
8721                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
8722
8723                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migration_target,
8724                                 NULL, (unsigned long)&mtc, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE);
8725
8726                 /*
8727                  * On -ENOMEM, migrate_pages() bails out right away. It is pointless
8728                  * to retry again over this error, so do the same here.
8729                  */
8730                 if (ret == -ENOMEM)
8731                         break;
8732         }
8733
8734         lru_cache_enable();
8735         if (ret < 0) {
8736                 alloc_contig_dump_pages(&cc->migratepages);
8737                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
8738                 return ret;
8739         }
8740         return 0;
8741 }
8742
8743 /**
8744  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
8745  * @start:      start PFN to allocate
8746  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
8747  * @migratetype:        migratetype of the underlying pageblocks (either
8748  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
8749  *                      in range must have the same migratetype and it must
8750  *                      be either of the two.
8751  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
8752  *
8753  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
8754  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
8755  *
8756  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
8757  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
8758  * be modified by others.
8759  *
8760  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
8761  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
8762  * need to be freed with free_contig_range().
8763  */
8764 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
8765                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
8766 {
8767         unsigned long outer_start, outer_end;
8768         unsigned int order;
8769         int ret = 0;
8770
8771         struct compact_control cc = {
8772                 .nr_migratepages = 0,
8773                 .order = -1,
8774                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
8775                 .mode = MIGRATE_SYNC,
8776                 .ignore_skip_hint = true,
8777                 .no_set_skip_hint = true,
8778                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
8779                 .alloc_contig = true,
8780         };
8781         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
8782
8783         /*
8784          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
8785          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
8786          * have different sizes, and due to the way page allocator
8787          * work, we align the range to biggest of the two pages so
8788          * that page allocator won't try to merge buddies from
8789          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
8790          * other migration type.
8791          *
8792          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
8793          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
8794          * we are interested in).  This will put all the pages in
8795          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
8796          *
8797          * When this is done, we take the pages in range from page
8798          * allocator removing them from the buddy system.  This way
8799          * page allocator will never consider using them.
8800          *
8801          * This lets us mark the pageblocks back as
8802          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
8803          * aligned range but not in the unaligned, original range are
8804          * put back to page allocator so that buddy can use them.
8805          */
8806
8807         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8808                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
8809         if (ret)
8810                 return ret;
8811
8812         drain_all_pages(cc.zone);
8813
8814         /*
8815          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
8816          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
8817          * which will report the busy page.
8818          *
8819          * It is possible that busy pages could become available before
8820          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
8821          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
8822          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
8823          */
8824         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
8825         if (ret && ret != -EBUSY)
8826                 goto done;
8827         ret = 0;
8828
8829         /*
8830          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
8831          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
8832          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
8833          * What we are going to do is to allocate all pages from
8834          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
8835          *
8836          * The only problem is that pages at the beginning and at the
8837          * end of interesting range may be not aligned with pages that
8838          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
8839          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
8840          * once this is done free the pages we are not interested in.
8841          *
8842          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
8843          * isolated thus they won't get removed from buddy.
8844          */
8845
8846         order = 0;
8847         outer_start = start;
8848         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
8849                 if (++order >= MAX_ORDER) {
8850                         outer_start = start;
8851                         break;
8852                 }
8853                 outer_start &= ~0UL << order;
8854         }
8855
8856         if (outer_start != start) {
8857                 order = buddy_order(pfn_to_page(outer_start));
8858
8859                 /*
8860                  * outer_start page could be small order buddy page and
8861                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
8862                  * in this case to report failed page properly
8863                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
8864                  */
8865                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
8866                         outer_start = start;
8867         }
8868
8869         /* Make sure the range is really isolated. */
8870         if (test_pages_isolated(outer_start, end, 0)) {
8871                 ret = -EBUSY;
8872                 goto done;
8873         }
8874
8875         /* Grab isolated pages from freelists. */
8876         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
8877         if (!outer_end) {
8878                 ret = -EBUSY;
8879                 goto done;
8880         }
8881
8882         /* Free head and tail (if any) */
8883         if (start != outer_start)
8884                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
8885         if (end != outer_end)
8886                 free_contig_range(end, outer_end - end);
8887
8888 done:
8889         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8890                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
8891         return ret;
8892 }
8893 EXPORT_SYMBOL(alloc_contig_range);
8894
8895 static int __alloc_contig_pages(unsigned long start_pfn,
8896                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
8897 {
8898         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
8899
8900         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
8901                                   gfp_mask);
8902 }
8903
8904 static bool pfn_range_valid_contig(struct zone *z, unsigned long start_pfn,
8905                                    unsigned long nr_pages)
8906 {
8907         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
8908         struct page *page;
8909
8910         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
8911                 page = pfn_to_online_page(i);
8912                 if (!page)
8913                         return false;
8914
8915                 if (page_zone(page) != z)
8916                         return false;
8917
8918                 if (PageReserved(page))
8919                         return false;
8920         }
8921         return true;
8922 }
8923
8924 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
8925                                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
8926 {
8927         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
8928
8929         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
8930 }
8931
8932 /**
8933  * alloc_contig_pages() -- tries to find and allocate contiguous range of pages
8934  * @nr_pages:   Number of contiguous pages to allocate
8935  * @gfp_mask:   GFP mask to limit search and used during compaction
8936  * @nid:        Target node
8937  * @nodemask:   Mask for other possible nodes
8938  *
8939  * This routine is a wrapper around alloc_contig_range(). It scans over zones
8940  * on an applicable zonelist to find a contiguous pfn range which can then be
8941  * tried for allocation with alloc_contig_range(). This routine is intended
8942  * for allocation requests which can not be fulfilled with the buddy allocator.
8943  *
8944  * The allocated memory is always aligned to a page boundary. If nr_pages is a
8945  * power of two then the alignment is guaranteed to be to the given nr_pages
8946  * (e.g. 1GB request would be aligned to 1GB).
8947  *
8948  * Allocated pages can be freed with free_contig_range() or by manually calling
8949  * __free_page() on each allocated page.
8950  *
8951  * Return: pointer to contiguous pages on success, or NULL if not successful.
8952  */
8953 struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
8954                                 int nid, nodemask_t *nodemask)
8955 {
8956         unsigned long ret, pfn, flags;
8957         struct zonelist *zonelist;
8958         struct zone *zone;
8959         struct zoneref *z;
8960
8961         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
8962         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
8963                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
8964                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8965
8966                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
8967                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
8968                         if (pfn_range_valid_contig(zone, pfn, nr_pages)) {
8969                                 /*
8970                                  * We release the zone lock here because
8971                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
8972                                  * at some point. If there's an allocation
8973                                  * spinning on this lock, it may win the race
8974                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
8975                                  */
8976                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8977                                 ret = __alloc_contig_pages(pfn, nr_pages,
8978                                                         gfp_mask);
8979                                 if (!ret)
8980                                         return pfn_to_page(pfn);
8981                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8982                         }
8983                         pfn += nr_pages;
8984                 }
8985                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8986         }
8987         return NULL;
8988 }
8989 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
8990
8991 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
8992 {
8993         unsigned long count = 0;
8994
8995         for (; nr_pages--; pfn++) {
8996                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
8997
8998                 count += page_count(page) != 1;
8999                 __free_page(page);
9000         }
9001         WARN(count != 0, "%lu pages are still in use!\n", count);
9002 }
9003 EXPORT_SYMBOL(free_contig_range);
9004
9005 /*
9006  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
9007  * page high values need to be recalculated.
9008  */
9009 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
9010 {
9011         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9012         zone_set_pageset_high_and_batch(zone);
9013         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9014 }
9015
9016 /*
9017  * Effectively disable pcplists for the zone by setting the high limit to 0
9018  * and draining all cpus. A concurrent page freeing on another CPU that's about
9019  * to put the page on pcplist will either finish before the drain and the page
9020  * will be drained, or observe the new high limit and skip the pcplist.
9021  *
9022  * Must be paired with a call to zone_pcp_enable().
9023  */
9024 void zone_pcp_disable(struct zone *zone)
9025 {
9026         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9027         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0, 1);
9028         __drain_all_pages(zone, true);
9029 }
9030
9031 void zone_pcp_enable(struct zone *zone)
9032 {
9033         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, zone->pageset_high, zone->pageset_batch);
9034         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9035 }
9036
9037 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
9038 {
9039         int cpu;
9040         struct per_cpu_pageset *pset;
9041
9042         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
9043                 for_each_online_cpu(cpu) {
9044                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
9045                         drain_zonestat(zone, pset);
9046                 }
9047                 free_percpu(zone->pageset);
9048                 zone->pageset = &boot_pageset;
9049         }
9050 }
9051
9052 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
9053 /*
9054  * All pages in the range must be in a single zone, must not contain holes,
9055  * must span full sections, and must be isolated before calling this function.
9056  */
9057 void __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
9058 {
9059         unsigned long pfn = start_pfn;
9060         struct page *page;
9061         struct zone *zone;
9062         unsigned int order;
9063         unsigned long flags;
9064
9065         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
9066         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
9067         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9068         while (pfn < end_pfn) {
9069                 page = pfn_to_page(pfn);
9070                 /*
9071                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9072                  * page_count() is not 0.
9073                  */
9074                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
9075                         pfn++;
9076                         continue;
9077                 }
9078                 /*
9079                  * At this point all remaining PageOffline() pages have a
9080                  * reference count of 0 and can simply be skipped.
9081                  */
9082                 if (PageOffline(page)) {
9083                         BUG_ON(page_count(page));
9084                         BUG_ON(PageBuddy(page));
9085                         pfn++;
9086                         continue;
9087                 }
9088
9089                 BUG_ON(page_count(page));
9090                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
9091                 order = buddy_order(page);
9092                 del_page_from_free_list(page, zone, order);
9093                 pfn += (1 << order);
9094         }
9095         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9096 }
9097 #endif
9098
9099 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
9100 {
9101         struct zone *zone = page_zone(page);
9102         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9103         unsigned long flags;
9104         unsigned int order;
9105
9106         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9107         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9108                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9109
9110                 if (PageBuddy(page_head) && buddy_order(page_head) >= order)
9111                         break;
9112         }
9113         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9114
9115         return order < MAX_ORDER;
9116 }
9117
9118 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
9119 /*
9120  * Break down a higher-order page in sub-pages, and keep our target out of
9121  * buddy allocator.
9122  */
9123 static void break_down_buddy_pages(struct zone *zone, struct page *page,
9124                                    struct page *target, int low, int high,
9125                                    int migratetype)
9126 {
9127         unsigned long size = 1 << high;
9128         struct page *current_buddy, *next_page;
9129
9130         while (high > low) {
9131                 high--;
9132                 size >>= 1;
9133
9134                 if (target >= &page[size]) {
9135                         next_page = page + size;
9136                         current_buddy = page;
9137                 } else {
9138                         next_page = page;
9139                         current_buddy = page + size;
9140                 }
9141
9142                 if (set_page_guard(zone, current_buddy, high, migratetype))
9143                         continue;
9144
9145                 if (current_buddy != target) {
9146                         add_to_free_list(current_buddy, zone, high, migratetype);
9147                         set_buddy_order(current_buddy, high);
9148                         page = next_page;
9149                 }
9150         }
9151 }
9152
9153 /*
9154  * Take a page that will be marked as poisoned off the buddy allocator.
9155  */
9156 bool take_page_off_buddy(struct page *page)
9157 {
9158         struct zone *zone = page_zone(page);
9159         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9160         unsigned long flags;
9161         unsigned int order;
9162         bool ret = false;
9163
9164         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9165         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9166                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9167                 int page_order = buddy_order(page_head);
9168
9169                 if (PageBuddy(page_head) && page_order >= order) {
9170                         unsigned long pfn_head = page_to_pfn(page_head);
9171                         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page_head,
9172                                                                    pfn_head);
9173
9174                         del_page_from_free_list(page_head, zone, page_order);
9175                         break_down_buddy_pages(zone, page_head, page, 0,
9176                                                 page_order, migratetype);
9177                         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
9178                                 __mod_zone_freepage_state(zone, -1, migratetype);
9179                         ret = true;
9180                         break;
9181                 }
9182                 if (page_count(page_head) > 0)
9183                         break;
9184         }
9185         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9186         return ret;
9187 }
9188 #endif