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