Merge tag 'acpi-5.17-rc3' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafael...
[linux-2.6-microblaze.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
85 /* Free Page Internal flags: for internal, non-pcp variants of free_pages(). */
86 typedef int __bitwise fpi_t;
87
88 /* No special request */
89 #define FPI_NONE                ((__force fpi_t)0)
90
91 /*
92  * Skip free page reporting notification for the (possibly merged) page.
93  * This does not hinder free page reporting from grabbing the page,
94  * reporting it and marking it "reported" -  it only skips notifying
95  * the free page reporting infrastructure about a newly freed page. For
96  * example, used when temporarily pulling a page from a freelist and
97  * putting it back unmodified.
98  */
99 #define FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY  ((__force fpi_t)BIT(0))
100
101 /*
102  * Place the (possibly merged) page to the tail of the freelist. Will ignore
103  * page shuffling (relevant code - e.g., memory onlining - is expected to
104  * shuffle the whole zone).
105  *
106  * Note: No code should rely on this flag for correctness - it's purely
107  *       to allow for optimizations when handing back either fresh pages
108  *       (memory onlining) or untouched pages (page isolation, free page
109  *       reporting).
110  */
111 #define FPI_TO_TAIL             ((__force fpi_t)BIT(1))
112
113 /*
114  * Don't poison memory with KASAN (only for the tag-based modes).
115  * During boot, all non-reserved memblock memory is exposed to page_alloc.
116  * Poisoning all that memory lengthens boot time, especially on systems with
117  * large amount of RAM. This flag is used to skip that poisoning.
118  * This is only done for the tag-based KASAN modes, as those are able to
119  * detect memory corruptions with the memory tags assigned by default.
120  * All memory allocated normally after boot gets poisoned as usual.
121  */
122 #define FPI_SKIP_KASAN_POISON   ((__force fpi_t)BIT(2))
123
124 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
125 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
126 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION (8)
127
128 struct pagesets {
129         local_lock_t lock;
130 };
131 static DEFINE_PER_CPU(struct pagesets, pagesets) = {
132         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
133 };
134
135 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
136 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
137 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
138 #endif
139
140 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
141
142 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
143 /*
144  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
145  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
146  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
147  * defined in <linux/topology.h>.
148  */
149 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
150 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
151 #endif
152
153 /* work_structs for global per-cpu drains */
154 struct pcpu_drain {
155         struct zone *zone;
156         struct work_struct work;
157 };
158 static DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
159 static DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
160
161 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
162 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
163 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
164 #endif
165
166 /*
167  * Array of node states.
168  */
169 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
170         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
171         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
172 #ifndef CONFIG_NUMA
173         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
174 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
175         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
176 #endif
177         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
178         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
179 #endif  /* NUMA */
180 };
181 EXPORT_SYMBOL(node_states);
182
183 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
184 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
185 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
186 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
187
188 int percpu_pagelist_high_fraction;
189 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
190 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
191 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
192
193 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
194 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
195
196 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
197                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
198 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
199 {
200
201         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
202 }
203 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
204
205 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
206                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
207 static int __init early_init_on_free(char *buf)
208 {
209         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
210 }
211 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
212
213 /*
214  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
215  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
216  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
217  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
218  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
219  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
220  */
221 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
222 {
223         return page->index;
224 }
225
226 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228         page->index = migratetype;
229 }
230
231 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
232 /*
233  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
234  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
235  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
236  * they should always be called with system_transition_mutex held
237  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
238  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
239  * with that modification).
240  */
241
242 static gfp_t saved_gfp_mask;
243
244 void pm_restore_gfp_mask(void)
245 {
246         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
247         if (saved_gfp_mask) {
248                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
249                 saved_gfp_mask = 0;
250         }
251 }
252
253 void pm_restrict_gfp_mask(void)
254 {
255         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
256         WARN_ON(saved_gfp_mask);
257         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
258         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
259 }
260
261 bool pm_suspended_storage(void)
262 {
263         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
264                 return false;
265         return true;
266 }
267 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
268
269 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
270 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
271 #endif
272
273 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
274                             fpi_t fpi_flags);
275
276 /*
277  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
278  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
279  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
280  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
281  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
282  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
283  *
284  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
285  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
286  */
287 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
288 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
289         [ZONE_DMA] = 256,
290 #endif
291 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
292         [ZONE_DMA32] = 256,
293 #endif
294         [ZONE_NORMAL] = 32,
295 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
296         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
297 #endif
298         [ZONE_MOVABLE] = 0,
299 };
300
301 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
302 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
303          "DMA",
304 #endif
305 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
306          "DMA32",
307 #endif
308          "Normal",
309 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
310          "HighMem",
311 #endif
312          "Movable",
313 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
314          "Device",
315 #endif
316 };
317
318 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
319         "Unmovable",
320         "Movable",
321         "Reclaimable",
322         "HighAtomic",
323 #ifdef CONFIG_CMA
324         "CMA",
325 #endif
326 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
327         "Isolate",
328 #endif
329 };
330
331 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[NR_COMPOUND_DTORS] = {
332         [NULL_COMPOUND_DTOR] = NULL,
333         [COMPOUND_PAGE_DTOR] = free_compound_page,
334 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
335         [HUGETLB_PAGE_DTOR] = free_huge_page,
336 #endif
337 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
338         [TRANSHUGE_PAGE_DTOR] = free_transhuge_page,
339 #endif
340 };
341
342 int min_free_kbytes = 1024;
343 int user_min_free_kbytes = -1;
344 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
345 int watermark_scale_factor = 10;
346
347 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
348 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
349 static unsigned long dma_reserve __initdata;
350
351 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
352 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
353 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
354 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
355 static unsigned long required_movablecore __initdata;
356 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
357 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
358 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
359
360 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
361 int movable_zone;
362 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
363
364 #if MAX_NUMNODES > 1
365 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
366 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
367 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
368 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
369 #endif
370
371 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
372
373 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
374 /*
375  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
376  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
377  * and we can permanently disable that path.
378  */
379 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
380
381 /*
382  * Calling kasan_poison_pages() only after deferred memory initialization
383  * has completed. Poisoning pages during deferred memory init will greatly
384  * lengthen the process and cause problem in large memory systems as the
385  * deferred pages initialization is done with interrupt disabled.
386  *
387  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
388  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
389  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
390  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
391  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
392  * initialization is done, but this is not likely to happen.
393  */
394 static inline bool should_skip_kasan_poison(struct page *page, fpi_t fpi_flags)
395 {
396         return static_branch_unlikely(&deferred_pages) ||
397                (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
398                 (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON)) ||
399                PageSkipKASanPoison(page);
400 }
401
402 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
403 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
404 {
405         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
406
407         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
408                 return true;
409
410         return false;
411 }
412
413 /*
414  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
415  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
416  */
417 static bool __meminit
418 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
419 {
420         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
421
422         /*
423          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
424          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
425          */
426         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
427                 prev_end_pfn = end_pfn;
428                 nr_initialised = 0;
429         }
430
431         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
432         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
433                 return false;
434
435         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
436                 return true;
437         /*
438          * We start only with one section of pages, more pages are added as
439          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
440          */
441         nr_initialised++;
442         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
443             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
444                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
445                 return true;
446         }
447         return false;
448 }
449 #else
450 static inline bool should_skip_kasan_poison(struct page *page, fpi_t fpi_flags)
451 {
452         return (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
453                 (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON)) ||
454                PageSkipKASanPoison(page);
455 }
456
457 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
458 {
459         return false;
460 }
461
462 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
463 {
464         return false;
465 }
466 #endif
467
468 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
469 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(const struct page *page,
470                                                         unsigned long pfn)
471 {
472 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
473         return section_to_usemap(__pfn_to_section(pfn));
474 #else
475         return page_zone(page)->pageblock_flags;
476 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
477 }
478
479 static inline int pfn_to_bitidx(const struct page *page, unsigned long pfn)
480 {
481 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
482         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
483 #else
484         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
485 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
486         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
487 }
488
489 static __always_inline
490 unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
491                                         unsigned long pfn,
492                                         unsigned long mask)
493 {
494         unsigned long *bitmap;
495         unsigned long bitidx, word_bitidx;
496         unsigned long word;
497
498         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
499         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
500         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
501         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
502
503         word = bitmap[word_bitidx];
504         return (word >> bitidx) & mask;
505 }
506
507 /**
508  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
509  * @page: The page within the block of interest
510  * @pfn: The target page frame number
511  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
512  *
513  * Return: pageblock_bits flags
514  */
515 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
516                                         unsigned long pfn, unsigned long mask)
517 {
518         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, mask);
519 }
520
521 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(const struct page *page,
522                                         unsigned long pfn)
523 {
524         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, MIGRATETYPE_MASK);
525 }
526
527 /**
528  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
529  * @page: The page within the block of interest
530  * @flags: The flags to set
531  * @pfn: The target page frame number
532  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
533  */
534 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
535                                         unsigned long pfn,
536                                         unsigned long mask)
537 {
538         unsigned long *bitmap;
539         unsigned long bitidx, word_bitidx;
540         unsigned long old_word, word;
541
542         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
543         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
544
545         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
546         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
547         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
548         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
549
550         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
551
552         mask <<= bitidx;
553         flags <<= bitidx;
554
555         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
556         for (;;) {
557                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
558                 if (word == old_word)
559                         break;
560                 word = old_word;
561         }
562 }
563
564 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
565 {
566         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
567                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
568                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
569
570         set_pfnblock_flags_mask(page, (unsigned long)migratetype,
571                                 page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK);
572 }
573
574 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
575 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
576 {
577         int ret = 0;
578         unsigned seq;
579         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
580         unsigned long sp, start_pfn;
581
582         do {
583                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
584                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
585                 sp = zone->spanned_pages;
586                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
587                         ret = 1;
588         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
589
590         if (ret)
591                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
592                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
593                         start_pfn, start_pfn + sp);
594
595         return ret;
596 }
597
598 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
599 {
600         if (zone != page_zone(page))
601                 return 0;
602
603         return 1;
604 }
605 /*
606  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
607  */
608 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
609 {
610         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
611                 return 1;
612         if (!page_is_consistent(zone, page))
613                 return 1;
614
615         return 0;
616 }
617 #else
618 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
619 {
620         return 0;
621 }
622 #endif
623
624 static void bad_page(struct page *page, const char *reason)
625 {
626         static unsigned long resume;
627         static unsigned long nr_shown;
628         static unsigned long nr_unshown;
629
630         /*
631          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
632          * or allow a steady drip of one report per second.
633          */
634         if (nr_shown == 60) {
635                 if (time_before(jiffies, resume)) {
636                         nr_unshown++;
637                         goto out;
638                 }
639                 if (nr_unshown) {
640                         pr_alert(
641                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
642                                 nr_unshown);
643                         nr_unshown = 0;
644                 }
645                 nr_shown = 0;
646         }
647         if (nr_shown++ == 0)
648                 resume = jiffies + 60 * HZ;
649
650         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
651                 current->comm, page_to_pfn(page));
652         dump_page(page, reason);
653
654         print_modules();
655         dump_stack();
656 out:
657         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
658         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
659         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
660 }
661
662 static inline unsigned int order_to_pindex(int migratetype, int order)
663 {
664         int base = order;
665
666 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
667         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
668                 VM_BUG_ON(order != pageblock_order);
669                 base = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1;
670         }
671 #else
672         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
673 #endif
674
675         return (MIGRATE_PCPTYPES * base) + migratetype;
676 }
677
678 static inline int pindex_to_order(unsigned int pindex)
679 {
680         int order = pindex / MIGRATE_PCPTYPES;
681
682 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
683         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
684                 order = pageblock_order;
685 #else
686         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
687 #endif
688
689         return order;
690 }
691
692 static inline bool pcp_allowed_order(unsigned int order)
693 {
694         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
695                 return true;
696 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
697         if (order == pageblock_order)
698                 return true;
699 #endif
700         return false;
701 }
702
703 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
704 {
705         if (pcp_allowed_order(order))           /* Via pcp? */
706                 free_unref_page(page, order);
707         else
708                 __free_pages_ok(page, order, FPI_NONE);
709 }
710
711 /*
712  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
713  *
714  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
715  *
716  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
717  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
718  *
719  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
720  * page destructors. See compound_page_dtors.
721  *
722  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
723  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
724  */
725
726 void free_compound_page(struct page *page)
727 {
728         mem_cgroup_uncharge(page_folio(page));
729         free_the_page(page, compound_order(page));
730 }
731
732 static void prep_compound_head(struct page *page, unsigned int order)
733 {
734         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
735         set_compound_order(page, order);
736         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
737         if (hpage_pincount_available(page))
738                 atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
739 }
740
741 static void prep_compound_tail(struct page *head, int tail_idx)
742 {
743         struct page *p = head + tail_idx;
744
745         p->mapping = TAIL_MAPPING;
746         set_compound_head(p, head);
747 }
748
749 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
750 {
751         int i;
752         int nr_pages = 1 << order;
753
754         __SetPageHead(page);
755         for (i = 1; i < nr_pages; i++)
756                 prep_compound_tail(page, i);
757
758         prep_compound_head(page, order);
759 }
760
761 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
762 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
763
764 bool _debug_pagealloc_enabled_early __read_mostly
765                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
766 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled_early);
767 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
768 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
769
770 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
771
772 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
773 {
774         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled_early);
775 }
776 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
777
778 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
779 {
780         unsigned long res;
781
782         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
783                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
784                 return 0;
785         }
786         _debug_guardpage_minorder = res;
787         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
788         return 0;
789 }
790 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
791
792 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
793                                 unsigned int order, int migratetype)
794 {
795         if (!debug_guardpage_enabled())
796                 return false;
797
798         if (order >= debug_guardpage_minorder())
799                 return false;
800
801         __SetPageGuard(page);
802         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
803         set_page_private(page, order);
804         /* Guard pages are not available for any usage */
805         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
806
807         return true;
808 }
809
810 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
811                                 unsigned int order, int migratetype)
812 {
813         if (!debug_guardpage_enabled())
814                 return;
815
816         __ClearPageGuard(page);
817
818         set_page_private(page, 0);
819         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
820                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
821 }
822 #else
823 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
824                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
825 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
826                                 unsigned int order, int migratetype) {}
827 #endif
828
829 /*
830  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
831  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
832  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
833  * enabled, and then make decisions.
834  */
835 void init_mem_debugging_and_hardening(void)
836 {
837         bool page_poisoning_requested = false;
838
839 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
840         /*
841          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
842          * either of those options are enabled, enable poisoning.
843          */
844         if (page_poisoning_enabled() ||
845              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
846               debug_pagealloc_enabled())) {
847                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
848                 page_poisoning_requested = true;
849         }
850 #endif
851
852         if ((_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early) &&
853             page_poisoning_requested) {
854                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
855                         "will take precedence over init_on_alloc and init_on_free\n");
856                 _init_on_alloc_enabled_early = false;
857                 _init_on_free_enabled_early = false;
858         }
859
860         if (_init_on_alloc_enabled_early)
861                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
862         else
863                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
864
865         if (_init_on_free_enabled_early)
866                 static_branch_enable(&init_on_free);
867         else
868                 static_branch_disable(&init_on_free);
869
870 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
871         if (!debug_pagealloc_enabled())
872                 return;
873
874         static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
875
876         if (!debug_guardpage_minorder())
877                 return;
878
879         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
880 #endif
881 }
882
883 static inline void set_buddy_order(struct page *page, unsigned int order)
884 {
885         set_page_private(page, order);
886         __SetPageBuddy(page);
887 }
888
889 /*
890  * This function checks whether a page is free && is the buddy
891  * we can coalesce a page and its buddy if
892  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
893  * (b) the buddy is in the buddy system &&
894  * (c) a page and its buddy have the same order &&
895  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
896  *
897  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
898  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
899  *
900  * For recording page's order, we use page_private(page).
901  */
902 static inline bool page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
903                                                         unsigned int order)
904 {
905         if (!page_is_guard(buddy) && !PageBuddy(buddy))
906                 return false;
907
908         if (buddy_order(buddy) != order)
909                 return false;
910
911         /*
912          * zone check is done late to avoid uselessly calculating
913          * zone/node ids for pages that could never merge.
914          */
915         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
916                 return false;
917
918         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
919
920         return true;
921 }
922
923 #ifdef CONFIG_COMPACTION
924 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
925 {
926         struct capture_control *capc = current->capture_control;
927
928         return unlikely(capc) &&
929                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
930                 !capc->page &&
931                 capc->cc->zone == zone ? capc : NULL;
932 }
933
934 static inline bool
935 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
936                    int order, int migratetype)
937 {
938         if (!capc || order != capc->cc->order)
939                 return false;
940
941         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
942         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
943             is_migrate_isolate(migratetype))
944                 return false;
945
946         /*
947          * Do not let lower order allocations pollute a movable pageblock.
948          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
949          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
950          * have trouble finding a high-order free page.
951          */
952         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
953                 return false;
954
955         capc->page = page;
956         return true;
957 }
958
959 #else
960 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
961 {
962         return NULL;
963 }
964
965 static inline bool
966 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
967                    int order, int migratetype)
968 {
969         return false;
970 }
971 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
972
973 /* Used for pages not on another list */
974 static inline void add_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
975                                     unsigned int order, int migratetype)
976 {
977         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
978
979         list_add(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
980         area->nr_free++;
981 }
982
983 /* Used for pages not on another list */
984 static inline void add_to_free_list_tail(struct page *page, struct zone *zone,
985                                          unsigned int order, int migratetype)
986 {
987         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
988
989         list_add_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
990         area->nr_free++;
991 }
992
993 /*
994  * Used for pages which are on another list. Move the pages to the tail
995  * of the list - so the moved pages won't immediately be considered for
996  * allocation again (e.g., optimization for memory onlining).
997  */
998 static inline void move_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
999                                      unsigned int order, int migratetype)
1000 {
1001         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1002
1003         list_move_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
1004 }
1005
1006 static inline void del_page_from_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
1007                                            unsigned int order)
1008 {
1009         /* clear reported state and update reported page count */
1010         if (page_reported(page))
1011                 __ClearPageReported(page);
1012
1013         list_del(&page->lru);
1014         __ClearPageBuddy(page);
1015         set_page_private(page, 0);
1016         zone->free_area[order].nr_free--;
1017 }
1018
1019 /*
1020  * If this is not the largest possible page, check if the buddy
1021  * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
1022  * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
1023  * that is happening, add the free page to the tail of the list
1024  * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
1025  * as a higher order page
1026  */
1027 static inline bool
1028 buddy_merge_likely(unsigned long pfn, unsigned long buddy_pfn,
1029                    struct page *page, unsigned int order)
1030 {
1031         struct page *higher_page, *higher_buddy;
1032         unsigned long combined_pfn;
1033
1034         if (order >= MAX_ORDER - 2)
1035                 return false;
1036
1037         combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1038         higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
1039         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
1040         higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
1041
1042         return page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1);
1043 }
1044
1045 /*
1046  * Freeing function for a buddy system allocator.
1047  *
1048  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
1049  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
1050  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
1051  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
1052  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
1053  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
1054  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
1055  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
1056  * parts of the VM system.
1057  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
1058  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
1059  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
1060  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
1061  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
1062  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
1063  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
1064  * triggers coalescing into a block of larger size.
1065  *
1066  * -- nyc
1067  */
1068
1069 static inline void __free_one_page(struct page *page,
1070                 unsigned long pfn,
1071                 struct zone *zone, unsigned int order,
1072                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1073 {
1074         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
1075         unsigned long buddy_pfn;
1076         unsigned long combined_pfn;
1077         unsigned int max_order;
1078         struct page *buddy;
1079         bool to_tail;
1080
1081         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER - 1, pageblock_order);
1082
1083         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
1084         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
1085
1086         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
1087         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
1088                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
1089
1090         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
1091         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1092
1093 continue_merging:
1094         while (order < max_order) {
1095                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
1096                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1097                                                                 migratetype);
1098                         return;
1099                 }
1100                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1101                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1102
1103                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
1104                         goto done_merging;
1105                 /*
1106                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
1107                  * merge with it and move up one order.
1108                  */
1109                 if (page_is_guard(buddy))
1110                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
1111                 else
1112                         del_page_from_free_list(buddy, zone, order);
1113                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1114                 page = page + (combined_pfn - pfn);
1115                 pfn = combined_pfn;
1116                 order++;
1117         }
1118         if (order < MAX_ORDER - 1) {
1119                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
1120                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
1121                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
1122                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
1123                  *
1124                  * We don't want to hit this code for the more frequent
1125                  * low-order merging.
1126                  */
1127                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
1128                         int buddy_mt;
1129
1130                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1131                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1132                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
1133
1134                         if (migratetype != buddy_mt
1135                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
1136                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
1137                                 goto done_merging;
1138                 }
1139                 max_order = order + 1;
1140                 goto continue_merging;
1141         }
1142
1143 done_merging:
1144         set_buddy_order(page, order);
1145
1146         if (fpi_flags & FPI_TO_TAIL)
1147                 to_tail = true;
1148         else if (is_shuffle_order(order))
1149                 to_tail = shuffle_pick_tail();
1150         else
1151                 to_tail = buddy_merge_likely(pfn, buddy_pfn, page, order);
1152
1153         if (to_tail)
1154                 add_to_free_list_tail(page, zone, order, migratetype);
1155         else
1156                 add_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
1157
1158         /* Notify page reporting subsystem of freed page */
1159         if (!(fpi_flags & FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY))
1160                 page_reporting_notify_free(order);
1161 }
1162
1163 /*
1164  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
1165  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
1166  * check if necessary.
1167  */
1168 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
1169                                         unsigned long check_flags)
1170 {
1171         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1172                 return false;
1173
1174         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1175                         page_ref_count(page) |
1176 #ifdef CONFIG_MEMCG
1177                         page->memcg_data |
1178 #endif
1179                         (page->flags & check_flags)))
1180                 return false;
1181
1182         return true;
1183 }
1184
1185 static const char *page_bad_reason(struct page *page, unsigned long flags)
1186 {
1187         const char *bad_reason = NULL;
1188
1189         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1190                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1191         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1192                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1193         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1194                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1195         if (unlikely(page->flags & flags)) {
1196                 if (flags == PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
1197                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag(s) set";
1198                 else
1199                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1200         }
1201 #ifdef CONFIG_MEMCG
1202         if (unlikely(page->memcg_data))
1203                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1204 #endif
1205         return bad_reason;
1206 }
1207
1208 static void check_free_page_bad(struct page *page)
1209 {
1210         bad_page(page,
1211                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE));
1212 }
1213
1214 static inline int check_free_page(struct page *page)
1215 {
1216         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1217                 return 0;
1218
1219         /* Something has gone sideways, find it */
1220         check_free_page_bad(page);
1221         return 1;
1222 }
1223
1224 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1225 {
1226         int ret = 1;
1227
1228         /*
1229          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1230          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1231          */
1232         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1233
1234         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1235                 ret = 0;
1236                 goto out;
1237         }
1238         switch (page - head_page) {
1239         case 1:
1240                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1241                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1242                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount");
1243                         goto out;
1244                 }
1245                 break;
1246         case 2:
1247                 /*
1248                  * the second tail page: ->mapping is
1249                  * deferred_list.next -- ignore value.
1250                  */
1251                 break;
1252         default:
1253                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1254                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page");
1255                         goto out;
1256                 }
1257                 break;
1258         }
1259         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1260                 bad_page(page, "PageTail not set");
1261                 goto out;
1262         }
1263         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1264                 bad_page(page, "compound_head not consistent");
1265                 goto out;
1266         }
1267         ret = 0;
1268 out:
1269         page->mapping = NULL;
1270         clear_compound_head(page);
1271         return ret;
1272 }
1273
1274 static void kernel_init_free_pages(struct page *page, int numpages, bool zero_tags)
1275 {
1276         int i;
1277
1278         if (zero_tags) {
1279                 for (i = 0; i < numpages; i++)
1280                         tag_clear_highpage(page + i);
1281                 return;
1282         }
1283
1284         /* s390's use of memset() could override KASAN redzones. */
1285         kasan_disable_current();
1286         for (i = 0; i < numpages; i++) {
1287                 u8 tag = page_kasan_tag(page + i);
1288                 page_kasan_tag_reset(page + i);
1289                 clear_highpage(page + i);
1290                 page_kasan_tag_set(page + i, tag);
1291         }
1292         kasan_enable_current();
1293 }
1294
1295 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1296                         unsigned int order, bool check_free, fpi_t fpi_flags)
1297 {
1298         int bad = 0;
1299         bool skip_kasan_poison = should_skip_kasan_poison(page, fpi_flags);
1300
1301         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1302
1303         trace_mm_page_free(page, order);
1304
1305         if (unlikely(PageHWPoison(page)) && !order) {
1306                 /*
1307                  * Do not let hwpoison pages hit pcplists/buddy
1308                  * Untie memcg state and reset page's owner
1309                  */
1310                 if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1311                         __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1312                 reset_page_owner(page, order);
1313                 page_table_check_free(page, order);
1314                 return false;
1315         }
1316
1317         /*
1318          * Check tail pages before head page information is cleared to
1319          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1320          */
1321         if (unlikely(order)) {
1322                 bool compound = PageCompound(page);
1323                 int i;
1324
1325                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1326
1327                 if (compound) {
1328                         ClearPageDoubleMap(page);
1329                         ClearPageHasHWPoisoned(page);
1330                 }
1331                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1332                         if (compound)
1333                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1334                         if (unlikely(check_free_page(page + i))) {
1335                                 bad++;
1336                                 continue;
1337                         }
1338                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1339                 }
1340         }
1341         if (PageMappingFlags(page))
1342                 page->mapping = NULL;
1343         if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1344                 __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1345         if (check_free)
1346                 bad += check_free_page(page);
1347         if (bad)
1348                 return false;
1349
1350         page_cpupid_reset_last(page);
1351         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1352         reset_page_owner(page, order);
1353         page_table_check_free(page, order);
1354
1355         if (!PageHighMem(page)) {
1356                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1357                                            PAGE_SIZE << order);
1358                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1359                                            PAGE_SIZE << order);
1360         }
1361
1362         kernel_poison_pages(page, 1 << order);
1363
1364         /*
1365          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1366          * kasan_free_pages and kernel_init_free_pages must be
1367          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1368          *
1369          * With hardware tag-based KASAN, memory tags must be set before the
1370          * page becomes unavailable via debug_pagealloc or arch_free_page.
1371          */
1372         if (kasan_has_integrated_init()) {
1373                 if (!skip_kasan_poison)
1374                         kasan_free_pages(page, order);
1375         } else {
1376                 bool init = want_init_on_free();
1377
1378                 if (init)
1379                         kernel_init_free_pages(page, 1 << order, false);
1380                 if (!skip_kasan_poison)
1381                         kasan_poison_pages(page, order, init);
1382         }
1383
1384         /*
1385          * arch_free_page() can make the page's contents inaccessible.  s390
1386          * does this.  So nothing which can access the page's contents should
1387          * happen after this.
1388          */
1389         arch_free_page(page, order);
1390
1391         debug_pagealloc_unmap_pages(page, 1 << order);
1392
1393         return true;
1394 }
1395
1396 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1397 /*
1398  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked immediately when being freed
1399  * to pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are also rechecked when
1400  * moved from pcp lists to free lists.
1401  */
1402 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1403 {
1404         return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1405 }
1406
1407 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1408 {
1409         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1410                 return check_free_page(page);
1411         else
1412                 return false;
1413 }
1414 #else
1415 /*
1416  * With DEBUG_VM disabled, order-0 pages being freed are checked only when
1417  * moving from pcp lists to free list in order to reduce overhead. With
1418  * debug_pagealloc enabled, they are checked also immediately when being freed
1419  * to the pcp lists.
1420  */
1421 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1422 {
1423         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1424                 return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1425         else
1426                 return free_pages_prepare(page, order, false, FPI_NONE);
1427 }
1428
1429 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1430 {
1431         return check_free_page(page);
1432 }
1433 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1434
1435 static inline void prefetch_buddy(struct page *page)
1436 {
1437         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1438         unsigned long buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, 0);
1439         struct page *buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1440
1441         prefetch(buddy);
1442 }
1443
1444 /*
1445  * Frees a number of pages from the PCP lists
1446  * Assumes all pages on list are in same zone.
1447  * count is the number of pages to free.
1448  */
1449 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1450                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1451 {
1452         int pindex = 0;
1453         int batch_free = 0;
1454         int nr_freed = 0;
1455         unsigned int order;
1456         int prefetch_nr = READ_ONCE(pcp->batch);
1457         bool isolated_pageblocks;
1458         struct page *page, *tmp;
1459         LIST_HEAD(head);
1460
1461         /*
1462          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1463          * below while (list_empty(list)) loop.
1464          */
1465         count = min(pcp->count, count);
1466         while (count > 0) {
1467                 struct list_head *list;
1468
1469                 /*
1470                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1471                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1472                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1473                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1474                  * lists
1475                  */
1476                 do {
1477                         batch_free++;
1478                         if (++pindex == NR_PCP_LISTS)
1479                                 pindex = 0;
1480                         list = &pcp->lists[pindex];
1481                 } while (list_empty(list));
1482
1483                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1484                 if (batch_free == NR_PCP_LISTS)
1485                         batch_free = count;
1486
1487                 order = pindex_to_order(pindex);
1488                 BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER >= (1<<NR_PCP_ORDER_WIDTH));
1489                 do {
1490                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1491                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1492                         list_del(&page->lru);
1493                         nr_freed += 1 << order;
1494                         count -= 1 << order;
1495
1496                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1497                                 continue;
1498
1499                         /* Encode order with the migratetype */
1500                         page->index <<= NR_PCP_ORDER_WIDTH;
1501                         page->index |= order;
1502
1503                         list_add_tail(&page->lru, &head);
1504
1505                         /*
1506                          * We are going to put the page back to the global
1507                          * pool, prefetch its buddy to speed up later access
1508                          * under zone->lock. It is believed the overhead of
1509                          * an additional test and calculating buddy_pfn here
1510                          * can be offset by reduced memory latency later. To
1511                          * avoid excessive prefetching due to large count, only
1512                          * prefetch buddy for the first pcp->batch nr of pages.
1513                          */
1514                         if (prefetch_nr) {
1515                                 prefetch_buddy(page);
1516                                 prefetch_nr--;
1517                         }
1518                 } while (count > 0 && --batch_free && !list_empty(list));
1519         }
1520         pcp->count -= nr_freed;
1521
1522         /*
1523          * local_lock_irq held so equivalent to spin_lock_irqsave for
1524          * both PREEMPT_RT and non-PREEMPT_RT configurations.
1525          */
1526         spin_lock(&zone->lock);
1527         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1528
1529         /*
1530          * Use safe version since after __free_one_page(),
1531          * page->lru.next will not point to original list.
1532          */
1533         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &head, lru) {
1534                 int mt = get_pcppage_migratetype(page);
1535
1536                 /* mt has been encoded with the order (see above) */
1537                 order = mt & NR_PCP_ORDER_MASK;
1538                 mt >>= NR_PCP_ORDER_WIDTH;
1539
1540                 /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1541                 VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1542                 /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1543                 if (unlikely(isolated_pageblocks))
1544                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1545
1546                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt, FPI_NONE);
1547                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, order, mt);
1548         }
1549         spin_unlock(&zone->lock);
1550 }
1551
1552 static void free_one_page(struct zone *zone,
1553                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1554                                 unsigned int order,
1555                                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1556 {
1557         unsigned long flags;
1558
1559         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1560         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1561                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1562                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1563         }
1564         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1565         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1566 }
1567
1568 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1569                                 unsigned long zone, int nid)
1570 {
1571         mm_zero_struct_page(page);
1572         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1573         init_page_count(page);
1574         page_mapcount_reset(page);
1575         page_cpupid_reset_last(page);
1576         page_kasan_tag_reset(page);
1577
1578         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1579 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1580         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1581         if (!is_highmem_idx(zone))
1582                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1583 #endif
1584 }
1585
1586 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1587 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1588 {
1589         pg_data_t *pgdat;
1590         int nid, zid;
1591
1592         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1593                 return;
1594
1595         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1596         pgdat = NODE_DATA(nid);
1597
1598         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1599                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1600
1601                 if (zone_spans_pfn(zone, pfn))
1602                         break;
1603         }
1604         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1605 }
1606 #else
1607 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1608 {
1609 }
1610 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1611
1612 /*
1613  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1614  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1615  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1616  * sent to the buddy page allocator.
1617  */
1618 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1619 {
1620         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1621         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1622
1623         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1624                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1625                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1626
1627                         init_reserved_page(start_pfn);
1628
1629                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1630                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1631
1632                         /*
1633                          * no need for atomic set_bit because the struct
1634                          * page is not visible yet so nobody should
1635                          * access it yet.
1636                          */
1637                         __SetPageReserved(page);
1638                 }
1639         }
1640 }
1641
1642 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
1643                             fpi_t fpi_flags)
1644 {
1645         unsigned long flags;
1646         int migratetype;
1647         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1648         struct zone *zone = page_zone(page);
1649
1650         if (!free_pages_prepare(page, order, true, fpi_flags))
1651                 return;
1652
1653         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1654
1655         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1656         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1657                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1658                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1659         }
1660         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1661         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1662
1663         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1664 }
1665
1666 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1667 {
1668         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1669         struct page *p = page;
1670         unsigned int loop;
1671
1672         /*
1673          * When initializing the memmap, __init_single_page() sets the refcount
1674          * of all pages to 1 ("allocated"/"not free"). We have to set the
1675          * refcount of all involved pages to 0.
1676          */
1677         prefetchw(p);
1678         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1679                 prefetchw(p + 1);
1680                 __ClearPageReserved(p);
1681                 set_page_count(p, 0);
1682         }
1683         __ClearPageReserved(p);
1684         set_page_count(p, 0);
1685
1686         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1687
1688         /*
1689          * Bypass PCP and place fresh pages right to the tail, primarily
1690          * relevant for memory onlining.
1691          */
1692         __free_pages_ok(page, order, FPI_TO_TAIL | FPI_SKIP_KASAN_POISON);
1693 }
1694
1695 #ifdef CONFIG_NUMA
1696
1697 /*
1698  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1699  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1700  * treats start/end as pfns.
1701  */
1702 struct mminit_pfnnid_cache {
1703         unsigned long last_start;
1704         unsigned long last_end;
1705         int last_nid;
1706 };
1707
1708 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1709
1710 /*
1711  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
1712  */
1713 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1714                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1715 {
1716         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1717         int nid;
1718
1719         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
1720                 return state->last_nid;
1721
1722         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
1723         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1724                 state->last_start = start_pfn;
1725                 state->last_end = end_pfn;
1726                 state->last_nid = nid;
1727         }
1728
1729         return nid;
1730 }
1731
1732 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1733 {
1734         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1735         int nid;
1736
1737         spin_lock(&early_pfn_lock);
1738         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1739         if (nid < 0)
1740                 nid = first_online_node;
1741         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1742
1743         return nid;
1744 }
1745 #endif /* CONFIG_NUMA */
1746
1747 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1748                                                         unsigned int order)
1749 {
1750         if (early_page_uninitialised(pfn))
1751                 return;
1752         __free_pages_core(page, order);
1753 }
1754
1755 /*
1756  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1757  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1758  * with the migration of free compaction scanner.
1759  *
1760  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1761  *
1762  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1763  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1764  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1765  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1766  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1767  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1768  * page in a pageblock.
1769  */
1770 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1771                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1772 {
1773         struct page *start_page;
1774         struct page *end_page;
1775
1776         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1777         end_pfn--;
1778
1779         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1780                 return NULL;
1781
1782         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1783         if (!start_page)
1784                 return NULL;
1785
1786         if (page_zone(start_page) != zone)
1787                 return NULL;
1788
1789         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1790
1791         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1792         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1793                 return NULL;
1794
1795         return start_page;
1796 }
1797
1798 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1799 {
1800         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1801         unsigned long block_end_pfn;
1802
1803         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1804         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1805                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1806                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1807
1808                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1809
1810                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1811                                              block_end_pfn, zone))
1812                         return;
1813                 cond_resched();
1814         }
1815
1816         /* We confirm that there is no hole */
1817         zone->contiguous = true;
1818 }
1819
1820 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1821 {
1822         zone->contiguous = false;
1823 }
1824
1825 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1826 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1827                                        unsigned long nr_pages)
1828 {
1829         struct page *page;
1830         unsigned long i;
1831
1832         if (!nr_pages)
1833                 return;
1834
1835         page = pfn_to_page(pfn);
1836
1837         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1838         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1839             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1840                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1841                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1842                 return;
1843         }
1844
1845         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1846                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1847                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1848                 __free_pages_core(page, 0);
1849         }
1850 }
1851
1852 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1853 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1854 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1855
1856 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1857 {
1858         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1859                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1860 }
1861
1862 /*
1863  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1864  *
1865  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1866  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1867  * function is optimized out.
1868  *
1869  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1870  * of the head pfn.
1871  */
1872 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1873 {
1874         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1875                 return false;
1876         return true;
1877 }
1878
1879 /*
1880  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1881  * pageblock_nr_pages sizes.
1882  */
1883 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1884                                        unsigned long end_pfn)
1885 {
1886         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1887         unsigned long nr_free = 0;
1888
1889         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1890                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1891                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1892                         nr_free = 0;
1893                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1894                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1895                         nr_free = 1;
1896                 } else {
1897                         nr_free++;
1898                 }
1899         }
1900         /* Free the last block of pages to allocator */
1901         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1902 }
1903
1904 /*
1905  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1906  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1907  * Return number of pages initialized.
1908  */
1909 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1910                                                  unsigned long pfn,
1911                                                  unsigned long end_pfn)
1912 {
1913         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1914         int nid = zone_to_nid(zone);
1915         unsigned long nr_pages = 0;
1916         int zid = zone_idx(zone);
1917         struct page *page = NULL;
1918
1919         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1920                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1921                         page = NULL;
1922                         continue;
1923                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1924                         page = pfn_to_page(pfn);
1925                 } else {
1926                         page++;
1927                 }
1928                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1929                 nr_pages++;
1930         }
1931         return (nr_pages);
1932 }
1933
1934 /*
1935  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1936  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1937  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1938  * return false indicating there are no valid ranges left.
1939  */
1940 static bool __init
1941 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1942                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1943                                     unsigned long first_init_pfn)
1944 {
1945         u64 j;
1946
1947         /*
1948          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
1949          * already been initialized. We don't need to do anything with them
1950          * so we just need to flush them out of the system.
1951          */
1952         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
1953                 if (*epfn <= first_init_pfn)
1954                         continue;
1955                 if (*spfn < first_init_pfn)
1956                         *spfn = first_init_pfn;
1957                 *i = j;
1958                 return true;
1959         }
1960
1961         return false;
1962 }
1963
1964 /*
1965  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1966  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
1967  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1968  * page in __free_one_page()).
1969  *
1970  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
1971  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
1972  * any issues with the buddy page computation.
1973  */
1974 static unsigned long __init
1975 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
1976                        unsigned long *end_pfn)
1977 {
1978         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
1979         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
1980         unsigned long nr_pages = 0;
1981         u64 j = *i;
1982
1983         /* First we loop through and initialize the page values */
1984         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
1985                 unsigned long t;
1986
1987                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
1988                         break;
1989
1990                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
1991                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
1992
1993                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
1994                         *start_pfn = mo_pfn;
1995                         break;
1996                 }
1997         }
1998
1999         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
2000         swap(j, *i);
2001
2002         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
2003                 unsigned long t;
2004
2005                 if (mo_pfn <= spfn)
2006                         break;
2007
2008                 t = min(mo_pfn, epfn);
2009                 deferred_free_pages(spfn, t);
2010
2011                 if (mo_pfn <= epfn)
2012                         break;
2013         }
2014
2015         return nr_pages;
2016 }
2017
2018 static void __init
2019 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2020                            void *arg)
2021 {
2022         unsigned long spfn, epfn;
2023         struct zone *zone = arg;
2024         u64 i;
2025
2026         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
2027
2028         /*
2029          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
2030          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
2031          */
2032         while (spfn < end_pfn) {
2033                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2034                 cond_resched();
2035         }
2036 }
2037
2038 /* An arch may override for more concurrency. */
2039 __weak int __init
2040 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
2041 {
2042         return 1;
2043 }
2044
2045 /* Initialise remaining memory on a node */
2046 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
2047 {
2048         pg_data_t *pgdat = data;
2049         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2050         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2051         unsigned long first_init_pfn, flags;
2052         unsigned long start = jiffies;
2053         struct zone *zone;
2054         int zid, max_threads;
2055         u64 i;
2056
2057         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2058         if (!cpumask_empty(cpumask))
2059                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2060
2061         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2062         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2063         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2064                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2065                 pgdat_init_report_one_done();
2066                 return 0;
2067         }
2068
2069         /* Sanity check boundaries */
2070         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2071         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2072         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2073
2074         /*
2075          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2076          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2077          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2078          */
2079         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2080
2081         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2082         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2083                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2084                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2085                         break;
2086         }
2087
2088         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2089         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2090                                                  first_init_pfn))
2091                 goto zone_empty;
2092
2093         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2094
2095         while (spfn < epfn) {
2096                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2097                 struct padata_mt_job job = {
2098                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2099                         .fn_arg      = zone,
2100                         .start       = spfn,
2101                         .size        = epfn_align - spfn,
2102                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2103                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2104                         .max_threads = max_threads,
2105                 };
2106
2107                 padata_do_multithreaded(&job);
2108                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2109                                                     epfn_align);
2110         }
2111 zone_empty:
2112         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2113         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2114
2115         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2116                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2117
2118         pgdat_init_report_one_done();
2119         return 0;
2120 }
2121
2122 /*
2123  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2124  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2125  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2126  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2127  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2128  *
2129  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2130  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2131  * enough pages to satisfy the allocation.
2132  *
2133  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2134  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2135  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2136  */
2137 static noinline bool __init
2138 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2139 {
2140         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2141         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2142         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2143         unsigned long spfn, epfn, flags;
2144         unsigned long nr_pages = 0;
2145         u64 i;
2146
2147         /* Only the last zone may have deferred pages */
2148         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2149                 return false;
2150
2151         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2152
2153         /*
2154          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2155          * true, as there might be enough pages already.
2156          */
2157         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2158                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2159                 return true;
2160         }
2161
2162         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2163         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2164                                                  first_deferred_pfn)) {
2165                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2166                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2167                 /* Retry only once. */
2168                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2169         }
2170
2171         /*
2172          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2173          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2174          * allocator.
2175          */
2176         while (spfn < epfn) {
2177                 /* update our first deferred PFN for this section */
2178                 first_deferred_pfn = spfn;
2179
2180                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2181                 touch_nmi_watchdog();
2182
2183                 /* We should only stop along section boundaries */
2184                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2185                         continue;
2186
2187                 /* If our quota has been met we can stop here */
2188                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2189                         break;
2190         }
2191
2192         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2193         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2194
2195         return nr_pages > 0;
2196 }
2197
2198 /*
2199  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
2200  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
2201  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
2202  * and to ensure that the function body gets unloaded.
2203  */
2204 static bool __ref
2205 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2206 {
2207         return deferred_grow_zone(zone, order);
2208 }
2209
2210 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2211
2212 void __init page_alloc_init_late(void)
2213 {
2214         struct zone *zone;
2215         int nid;
2216
2217 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2218
2219         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2220         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2221         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2222                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2223         }
2224
2225         /* Block until all are initialised */
2226         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2227
2228         /*
2229          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2230          * on-demand struct page initialization.
2231          */
2232         static_branch_disable(&deferred_pages);
2233
2234         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2235         files_maxfiles_init();
2236 #endif
2237
2238         buffer_init();
2239
2240         /* Discard memblock private memory */
2241         memblock_discard();
2242
2243         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2244                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2245
2246         for_each_populated_zone(zone)
2247                 set_zone_contiguous(zone);
2248 }
2249
2250 #ifdef CONFIG_CMA
2251 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
2252 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2253 {
2254         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2255         struct page *p = page;
2256
2257         do {
2258                 __ClearPageReserved(p);
2259                 set_page_count(p, 0);
2260         } while (++p, --i);
2261
2262         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2263
2264         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
2265                 i = pageblock_nr_pages;
2266                 p = page;
2267                 do {
2268                         set_page_refcounted(p);
2269                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
2270                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
2271                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
2272         } else {
2273                 set_page_refcounted(page);
2274                 __free_pages(page, pageblock_order);
2275         }
2276
2277         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2278         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2279 }
2280 #endif
2281
2282 /*
2283  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
2284  * Please do not alter this order without good reasons and regression
2285  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
2286  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
2287  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
2288  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
2289  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
2290  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
2291  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
2292  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
2293  *
2294  * -- nyc
2295  */
2296 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
2297         int low, int high, int migratetype)
2298 {
2299         unsigned long size = 1 << high;
2300
2301         while (high > low) {
2302                 high--;
2303                 size >>= 1;
2304                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
2305
2306                 /*
2307                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
2308                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
2309                  * Corresponding page table entries will not be touched,
2310                  * pages will stay not present in virtual address space
2311                  */
2312                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
2313                         continue;
2314
2315                 add_to_free_list(&page[size], zone, high, migratetype);
2316                 set_buddy_order(&page[size], high);
2317         }
2318 }
2319
2320 static void check_new_page_bad(struct page *page)
2321 {
2322         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
2323                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
2324                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
2325                 return;
2326         }
2327
2328         bad_page(page,
2329                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP));
2330 }
2331
2332 /*
2333  * This page is about to be returned from the page allocator
2334  */
2335 static inline int check_new_page(struct page *page)
2336 {
2337         if (likely(page_expected_state(page,
2338                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2339                 return 0;
2340
2341         check_new_page_bad(page);
2342         return 1;
2343 }
2344
2345 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
2346 /*
2347  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked for expected state when
2348  * being allocated from pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are
2349  * also checked when pcp lists are refilled from the free lists.
2350  */
2351 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page)
2352 {
2353         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2354                 return check_new_page(page);
2355         else
2356                 return false;
2357 }
2358
2359 static inline bool check_new_pcp(struct page *page)
2360 {
2361         return check_new_page(page);
2362 }
2363 #else
2364 /*
2365  * With DEBUG_VM disabled, free order-0 pages are checked for expected state
2366  * when pcp lists are being refilled from the free lists. With debug_pagealloc
2367  * enabled, they are also checked when being allocated from the pcp lists.
2368  */
2369 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page)
2370 {
2371         return check_new_page(page);
2372 }
2373 static inline bool check_new_pcp(struct page *page)
2374 {
2375         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2376                 return check_new_page(page);
2377         else
2378                 return false;
2379 }
2380 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
2381
2382 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2383 {
2384         int i;
2385         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2386                 struct page *p = page + i;
2387
2388                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2389                         return true;
2390         }
2391
2392         return false;
2393 }
2394
2395 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2396                                 gfp_t gfp_flags)
2397 {
2398         set_page_private(page, 0);
2399         set_page_refcounted(page);
2400
2401         arch_alloc_page(page, order);
2402         debug_pagealloc_map_pages(page, 1 << order);
2403
2404         /*
2405          * Page unpoisoning must happen before memory initialization.
2406          * Otherwise, the poison pattern will be overwritten for __GFP_ZERO
2407          * allocations and the page unpoisoning code will complain.
2408          */
2409         kernel_unpoison_pages(page, 1 << order);
2410
2411         /*
2412          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
2413          * kasan_alloc_pages and kernel_init_free_pages must be
2414          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
2415          */
2416         if (kasan_has_integrated_init()) {
2417                 kasan_alloc_pages(page, order, gfp_flags);
2418         } else {
2419                 bool init = !want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_flags);
2420
2421                 kasan_unpoison_pages(page, order, init);
2422                 if (init)
2423                         kernel_init_free_pages(page, 1 << order,
2424                                                gfp_flags & __GFP_ZEROTAGS);
2425         }
2426
2427         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2428         page_table_check_alloc(page, order);
2429 }
2430
2431 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2432                                                         unsigned int alloc_flags)
2433 {
2434         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2435
2436         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2437                 prep_compound_page(page, order);
2438
2439         /*
2440          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2441          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2442          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2443          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2444          */
2445         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2446                 set_page_pfmemalloc(page);
2447         else
2448                 clear_page_pfmemalloc(page);
2449 }
2450
2451 /*
2452  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2453  * the smallest available page from the freelists
2454  */
2455 static __always_inline
2456 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2457                                                 int migratetype)
2458 {
2459         unsigned int current_order;
2460         struct free_area *area;
2461         struct page *page;
2462
2463         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2464         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2465                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2466                 page = get_page_from_free_area(area, migratetype);
2467                 if (!page)
2468                         continue;
2469                 del_page_from_free_list(page, zone, current_order);
2470                 expand(zone, page, order, current_order, migratetype);
2471                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2472                 return page;
2473         }
2474
2475         return NULL;
2476 }
2477
2478
2479 /*
2480  * This array describes the order lists are fallen back to when
2481  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2482  */
2483 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
2484         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2485         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2486         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2487 #ifdef CONFIG_CMA
2488         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2489 #endif
2490 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2491         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2492 #endif
2493 };
2494
2495 #ifdef CONFIG_CMA
2496 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2497                                         unsigned int order)
2498 {
2499         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2500 }
2501 #else
2502 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2503                                         unsigned int order) { return NULL; }
2504 #endif
2505
2506 /*
2507  * Move the free pages in a range to the freelist tail of the requested type.
2508  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2509  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2510  */
2511 static int move_freepages(struct zone *zone,
2512                           unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2513                           int migratetype, int *num_movable)
2514 {
2515         struct page *page;
2516         unsigned long pfn;
2517         unsigned int order;
2518         int pages_moved = 0;
2519
2520         for (pfn = start_pfn; pfn <= end_pfn;) {
2521                 page = pfn_to_page(pfn);
2522                 if (!PageBuddy(page)) {
2523                         /*
2524                          * We assume that pages that could be isolated for
2525                          * migration are movable. But we don't actually try
2526                          * isolating, as that would be expensive.
2527                          */
2528                         if (num_movable &&
2529                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2530                                 (*num_movable)++;
2531                         pfn++;
2532                         continue;
2533                 }
2534
2535                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2536                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2537                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
2538
2539                 order = buddy_order(page);
2540                 move_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
2541                 pfn += 1 << order;
2542                 pages_moved += 1 << order;
2543         }
2544
2545         return pages_moved;
2546 }
2547
2548 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2549                                 int migratetype, int *num_movable)
2550 {
2551         unsigned long start_pfn, end_pfn, pfn;
2552
2553         if (num_movable)
2554                 *num_movable = 0;
2555
2556         pfn = page_to_pfn(page);
2557         start_pfn = pfn & ~(pageblock_nr_pages - 1);
2558         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2559
2560         /* Do not cross zone boundaries */
2561         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2562                 start_pfn = pfn;
2563         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2564                 return 0;
2565
2566         return move_freepages(zone, start_pfn, end_pfn, migratetype,
2567                                                                 num_movable);
2568 }
2569
2570 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2571                                         int start_order, int migratetype)
2572 {
2573         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2574
2575         while (nr_pageblocks--) {
2576                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2577                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2578         }
2579 }
2580
2581 /*
2582  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2583  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2584  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2585  *
2586  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2587  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2588  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2589  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2590  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2591  * pageblocks.
2592  */
2593 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2594 {
2595         /*
2596          * Leaving this order check is intended, although there is
2597          * relaxed order check in next check. The reason is that
2598          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2599          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2600          * so could be changed anytime.
2601          */
2602         if (order >= pageblock_order)
2603                 return true;
2604
2605         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2606                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2607                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2608                 page_group_by_mobility_disabled)
2609                 return true;
2610
2611         return false;
2612 }
2613
2614 static inline bool boost_watermark(struct zone *zone)
2615 {
2616         unsigned long max_boost;
2617
2618         if (!watermark_boost_factor)
2619                 return false;
2620         /*
2621          * Don't bother in zones that are unlikely to produce results.
2622          * On small machines, including kdump capture kernels running
2623          * in a small area, boosting the watermark can cause an out of
2624          * memory situation immediately.
2625          */
2626         if ((pageblock_nr_pages * 4) > zone_managed_pages(zone))
2627                 return false;
2628
2629         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2630                         watermark_boost_factor, 10000);
2631
2632         /*
2633          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2634          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2635          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2636          * allocations that early means that reclaim is not going
2637          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2638          * boosted watermark resulting in a hang.
2639          */
2640         if (!max_boost)
2641                 return false;
2642
2643         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2644
2645         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2646                 max_boost);
2647
2648         return true;
2649 }
2650
2651 /*
2652  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2653  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2654  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2655  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2656  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2657  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2658  */
2659 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2660                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2661 {
2662         unsigned int current_order = buddy_order(page);
2663         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2664         int old_block_type;
2665
2666         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2667
2668         /*
2669          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2670          * highatomic accounting.
2671          */
2672         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2673                 goto single_page;
2674
2675         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2676         if (current_order >= pageblock_order) {
2677                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2678                 goto single_page;
2679         }
2680
2681         /*
2682          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2683          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2684          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2685          */
2686         if (boost_watermark(zone) && (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD))
2687                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2688
2689         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2690         if (!whole_block)
2691                 goto single_page;
2692
2693         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2694                                                 &movable_pages);
2695         /*
2696          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2697          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2698          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2699          */
2700         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2701                 alike_pages = movable_pages;
2702         } else {
2703                 /*
2704                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2705                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2706                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2707                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2708                  * exact migratetype of non-movable pages.
2709                  */
2710                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2711                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2712                                                 - (free_pages + movable_pages);
2713                 else
2714                         alike_pages = 0;
2715         }
2716
2717         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2718         if (!free_pages)
2719                 goto single_page;
2720
2721         /*
2722          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2723          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2724          */
2725         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2726                         page_group_by_mobility_disabled)
2727                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2728
2729         return;
2730
2731 single_page:
2732         move_to_free_list(page, zone, current_order, start_type);
2733 }
2734
2735 /*
2736  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2737  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2738  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2739  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2740  */
2741 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2742                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2743 {
2744         int i;
2745         int fallback_mt;
2746
2747         if (area->nr_free == 0)
2748                 return -1;
2749
2750         *can_steal = false;
2751         for (i = 0;; i++) {
2752                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2753                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2754                         break;
2755
2756                 if (free_area_empty(area, fallback_mt))
2757                         continue;
2758
2759                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2760                         *can_steal = true;
2761
2762                 if (!only_stealable)
2763                         return fallback_mt;
2764
2765                 if (*can_steal)
2766                         return fallback_mt;
2767         }
2768
2769         return -1;
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2774  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2775  */
2776 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2777                                 unsigned int alloc_order)
2778 {
2779         int mt;
2780         unsigned long max_managed, flags;
2781
2782         /*
2783          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2784          * Check is race-prone but harmless.
2785          */
2786         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2787         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2788                 return;
2789
2790         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2791
2792         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2793         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2794                 goto out_unlock;
2795
2796         /* Yoink! */
2797         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2798         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2799             && !is_migrate_cma(mt)) {
2800                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2801                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2802                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2803         }
2804
2805 out_unlock:
2806         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2807 }
2808
2809 /*
2810  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2811  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2812  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2813  * to recover from than an OOM.
2814  *
2815  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2816  * pageblock is exhausted.
2817  */
2818 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2819                                                 bool force)
2820 {
2821         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2822         unsigned long flags;
2823         struct zoneref *z;
2824         struct zone *zone;
2825         struct page *page;
2826         int order;
2827         bool ret;
2828
2829         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->highest_zoneidx,
2830                                                                 ac->nodemask) {
2831                 /*
2832                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2833                  * is really high.
2834                  */
2835                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2836                                         pageblock_nr_pages)
2837                         continue;
2838
2839                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2840                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2841                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2842
2843                         page = get_page_from_free_area(area, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2844                         if (!page)
2845                                 continue;
2846
2847                         /*
2848                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2849                          * we can counter several free pages in a pageblock
2850                          * in this loop although we changed the pageblock type
2851                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2852                          * adjust the count once.
2853                          */
2854                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2855                                 /*
2856                                  * It should never happen but changes to
2857                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2858                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2859                                  * while unreserving so be safe and watch for
2860                                  * underflows.
2861                                  */
2862                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2863                                                 pageblock_nr_pages,
2864                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2865                         }
2866
2867                         /*
2868                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2869                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2870                          * is doing the work and needs the pages. More
2871                          * importantly, if the block was always converted to
2872                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2873                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2874                          * may increase.
2875                          */
2876                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2877                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2878                                                                         NULL);
2879                         if (ret) {
2880                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2881                                 return ret;
2882                         }
2883                 }
2884                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2885         }
2886
2887         return false;
2888 }
2889
2890 /*
2891  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2892  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2893  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2894  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2895  *
2896  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2897  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2898  * condition simpler.
2899  */
2900 static __always_inline bool
2901 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2902                                                 unsigned int alloc_flags)
2903 {
2904         struct free_area *area;
2905         int current_order;
2906         int min_order = order;
2907         struct page *page;
2908         int fallback_mt;
2909         bool can_steal;
2910
2911         /*
2912          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2913          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2914          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2915          */
2916         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2917                 min_order = pageblock_order;
2918
2919         /*
2920          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2921          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2922          * would be too costly to do exactly.
2923          */
2924         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2925                                 --current_order) {
2926                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2927                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2928                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2929                 if (fallback_mt == -1)
2930                         continue;
2931
2932                 /*
2933                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2934                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2935                  * steal and split the smallest available page instead of the
2936                  * largest available page, because even if the next movable
2937                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2938                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2939                  */
2940                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2941                                         && current_order > order)
2942                         goto find_smallest;
2943
2944                 goto do_steal;
2945         }
2946
2947         return false;
2948
2949 find_smallest:
2950         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2951                                                         current_order++) {
2952                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2953                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2954                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2955                 if (fallback_mt != -1)
2956                         break;
2957         }
2958
2959         /*
2960          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2961          * when looking for the largest page.
2962          */
2963         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2964
2965 do_steal:
2966         page = get_page_from_free_area(area, fallback_mt);
2967
2968         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2969                                                                 can_steal);
2970
2971         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2972                 start_migratetype, fallback_mt);
2973
2974         return true;
2975
2976 }
2977
2978 /*
2979  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2980  * Call me with the zone->lock already held.
2981  */
2982 static __always_inline struct page *
2983 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2984                                                 unsigned int alloc_flags)
2985 {
2986         struct page *page;
2987
2988         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
2989                 /*
2990                  * Balance movable allocations between regular and CMA areas by
2991                  * allocating from CMA when over half of the zone's free memory
2992                  * is in the CMA area.
2993                  */
2994                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA &&
2995                     zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES) >
2996                     zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES) / 2) {
2997                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2998                         if (page)
2999                                 goto out;
3000                 }
3001         }
3002 retry:
3003         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
3004         if (unlikely(!page)) {
3005                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA)
3006                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
3007
3008                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
3009                                                                 alloc_flags))
3010                         goto retry;
3011         }
3012 out:
3013         if (page)
3014                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3015         return page;
3016 }
3017
3018 /*
3019  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
3020  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
3021  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
3022  */
3023 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
3024                         unsigned long count, struct list_head *list,
3025                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3026 {
3027         int i, allocated = 0;
3028
3029         /*
3030          * local_lock_irq held so equivalent to spin_lock_irqsave for
3031          * both PREEMPT_RT and non-PREEMPT_RT configurations.
3032          */
3033         spin_lock(&zone->lock);
3034         for (i = 0; i < count; ++i) {
3035                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
3036                                                                 alloc_flags);
3037                 if (unlikely(page == NULL))
3038                         break;
3039
3040                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
3041                         continue;
3042
3043                 /*
3044                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
3045                  * physical page order. The page is added to the tail of
3046                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
3047                  * is ordered by page number under some conditions. This is
3048                  * useful for IO devices that can forward direction from the
3049                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
3050                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
3051                  * pages are ordered properly.
3052                  */
3053                 list_add_tail(&page->lru, list);
3054                 allocated++;
3055                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
3056                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
3057                                               -(1 << order));
3058         }
3059
3060         /*
3061          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
3062          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
3063          * on i. Do not confuse with 'allocated' which is the number of
3064          * pages added to the pcp list.
3065          */
3066         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
3067         spin_unlock(&zone->lock);
3068         return allocated;
3069 }
3070
3071 #ifdef CONFIG_NUMA
3072 /*
3073  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
3074  * currently executing processor on remote nodes after they have
3075  * expired.
3076  *
3077  * Note that this function must be called with the thread pinned to
3078  * a single processor.
3079  */
3080 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
3081 {
3082         unsigned long flags;
3083         int to_drain, batch;
3084
3085         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3086         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3087         to_drain = min(pcp->count, batch);
3088         if (to_drain > 0)
3089                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
3090         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3091 }
3092 #endif
3093
3094 /*
3095  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
3096  *
3097  * The processor must either be the current processor and the
3098  * thread pinned to the current processor or a processor that
3099  * is not online.
3100  */
3101 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
3102 {
3103         unsigned long flags;
3104         struct per_cpu_pages *pcp;
3105
3106         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3107
3108         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3109         if (pcp->count)
3110                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3111
3112         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3113 }
3114
3115 /*
3116  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
3117  *
3118  * The processor must either be the current processor and the
3119  * thread pinned to the current processor or a processor that
3120  * is not online.
3121  */
3122 static void drain_pages(unsigned int cpu)
3123 {
3124         struct zone *zone;
3125
3126         for_each_populated_zone(zone) {
3127                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3128         }
3129 }
3130
3131 /*
3132  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
3133  *
3134  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
3135  * the single zone's pages.
3136  */
3137 void drain_local_pages(struct zone *zone)
3138 {
3139         int cpu = smp_processor_id();
3140
3141         if (zone)
3142                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3143         else
3144                 drain_pages(cpu);
3145 }
3146
3147 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
3148 {
3149         struct pcpu_drain *drain;
3150
3151         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
3152
3153         /*
3154          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
3155          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
3156          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
3157          * cpu which is alright but we also have to make sure to not move to
3158          * a different one.
3159          */
3160         migrate_disable();
3161         drain_local_pages(drain->zone);
3162         migrate_enable();
3163 }
3164
3165 /*
3166  * The implementation of drain_all_pages(), exposing an extra parameter to
3167  * drain on all cpus.
3168  *
3169  * drain_all_pages() is optimized to only execute on cpus where pcplists are
3170  * not empty. The check for non-emptiness can however race with a free to
3171  * pcplist that has not yet increased the pcp->count from 0 to 1. Callers
3172  * that need the guarantee that every CPU has drained can disable the
3173  * optimizing racy check.
3174  */
3175 static void __drain_all_pages(struct zone *zone, bool force_all_cpus)
3176 {
3177         int cpu;
3178
3179         /*
3180          * Allocate in the BSS so we won't require allocation in
3181          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
3182          */
3183         static cpumask_t cpus_with_pcps;
3184
3185         /*
3186          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
3187          * initialized.
3188          */
3189         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
3190                 return;
3191
3192         /*
3193          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
3194          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
3195          * the drain to be complete when the call returns.
3196          */
3197         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
3198                 if (!zone)
3199                         return;
3200                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
3201         }
3202
3203         /*
3204          * We don't care about racing with CPU hotplug event
3205          * as offline notification will cause the notified
3206          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
3207          * disables preemption as part of its processing
3208          */
3209         for_each_online_cpu(cpu) {
3210                 struct per_cpu_pages *pcp;
3211                 struct zone *z;
3212                 bool has_pcps = false;
3213
3214                 if (force_all_cpus) {
3215                         /*
3216                          * The pcp.count check is racy, some callers need a
3217                          * guarantee that no cpu is missed.
3218                          */
3219                         has_pcps = true;
3220                 } else if (zone) {
3221                         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3222                         if (pcp->count)
3223                                 has_pcps = true;
3224                 } else {
3225                         for_each_populated_zone(z) {
3226                                 pcp = per_cpu_ptr(z->per_cpu_pageset, cpu);
3227                                 if (pcp->count) {
3228                                         has_pcps = true;
3229                                         break;
3230                                 }
3231                         }
3232                 }
3233
3234                 if (has_pcps)
3235                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3236                 else
3237                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3238         }
3239
3240         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
3241                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
3242
3243                 drain->zone = zone;
3244                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
3245                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
3246         }
3247         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
3248                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
3249
3250         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
3251 }
3252
3253 /*
3254  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
3255  *
3256  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
3257  *
3258  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
3259  */
3260 void drain_all_pages(struct zone *zone)
3261 {
3262         __drain_all_pages(zone, false);
3263 }
3264
3265 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3266
3267 /*
3268  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
3269  */
3270 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
3271
3272 void mark_free_pages(struct zone *zone)
3273 {
3274         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
3275         unsigned long flags;
3276         unsigned int order, t;
3277         struct page *page;
3278
3279         if (zone_is_empty(zone))
3280                 return;
3281
3282         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3283
3284         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
3285         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
3286                 if (pfn_valid(pfn)) {
3287                         page = pfn_to_page(pfn);
3288
3289                         if (!--page_count) {
3290                                 touch_nmi_watchdog();
3291                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
3292                         }
3293
3294                         if (page_zone(page) != zone)
3295                                 continue;
3296
3297                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
3298                                 swsusp_unset_page_free(page);
3299                 }
3300
3301         for_each_migratetype_order(order, t) {
3302                 list_for_each_entry(page,
3303                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
3304                         unsigned long i;
3305
3306                         pfn = page_to_pfn(page);
3307                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
3308                                 if (!--page_count) {
3309                                         touch_nmi_watchdog();
3310                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
3311                                 }
3312                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
3313                         }
3314                 }
3315         }
3316         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3317 }
3318 #endif /* CONFIG_PM */
3319
3320 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn,
3321                                                         unsigned int order)
3322 {
3323         int migratetype;
3324
3325         if (!free_pcp_prepare(page, order))
3326                 return false;
3327
3328         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
3329         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
3330         return true;
3331 }
3332
3333 static int nr_pcp_free(struct per_cpu_pages *pcp, int high, int batch)
3334 {
3335         int min_nr_free, max_nr_free;
3336
3337         /* Check for PCP disabled or boot pageset */
3338         if (unlikely(high < batch))
3339                 return 1;
3340
3341         /* Leave at least pcp->batch pages on the list */
3342         min_nr_free = batch;
3343         max_nr_free = high - batch;
3344
3345         /*
3346          * Double the number of pages freed each time there is subsequent
3347          * freeing of pages without any allocation.
3348          */
3349         batch <<= pcp->free_factor;
3350         if (batch < max_nr_free)
3351                 pcp->free_factor++;
3352         batch = clamp(batch, min_nr_free, max_nr_free);
3353
3354         return batch;
3355 }
3356
3357 static int nr_pcp_high(struct per_cpu_pages *pcp, struct zone *zone)
3358 {
3359         int high = READ_ONCE(pcp->high);
3360
3361         if (unlikely(!high))
3362                 return 0;
3363
3364         if (!test_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags))
3365                 return high;
3366
3367         /*
3368          * If reclaim is active, limit the number of pages that can be
3369          * stored on pcp lists
3370          */
3371         return min(READ_ONCE(pcp->batch) << 2, high);
3372 }
3373
3374 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn,
3375                                    int migratetype, unsigned int order)
3376 {
3377         struct zone *zone = page_zone(page);
3378         struct per_cpu_pages *pcp;
3379         int high;
3380         int pindex;
3381
3382         __count_vm_event(PGFREE);
3383         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
3384         pindex = order_to_pindex(migratetype, order);
3385         list_add(&page->lru, &pcp->lists[pindex]);
3386         pcp->count += 1 << order;
3387         high = nr_pcp_high(pcp, zone);
3388         if (pcp->count >= high) {
3389                 int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3390
3391                 free_pcppages_bulk(zone, nr_pcp_free(pcp, high, batch), pcp);
3392         }
3393 }
3394
3395 /*
3396  * Free a pcp page
3397  */
3398 void free_unref_page(struct page *page, unsigned int order)
3399 {
3400         unsigned long flags;
3401         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3402         int migratetype;
3403
3404         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, order))
3405                 return;
3406
3407         /*
3408          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
3409          * Place ISOLATE pages on the isolated list because they are being
3410          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
3411          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
3412          * excessively into the page allocator
3413          */
3414         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3415         if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES)) {
3416                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3417                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype, FPI_NONE);
3418                         return;
3419                 }
3420                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3421         }
3422
3423         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3424         free_unref_page_commit(page, pfn, migratetype, order);
3425         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3426 }
3427
3428 /*
3429  * Free a list of 0-order pages
3430  */
3431 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3432 {
3433         struct page *page, *next;
3434         unsigned long flags, pfn;
3435         int batch_count = 0;
3436         int migratetype;
3437
3438         /* Prepare pages for freeing */
3439         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3440                 pfn = page_to_pfn(page);
3441                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, 0)) {
3442                         list_del(&page->lru);
3443                         continue;
3444                 }
3445
3446                 /*
3447                  * Free isolated pages directly to the allocator, see
3448                  * comment in free_unref_page.
3449                  */
3450                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3451                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3452                         list_del(&page->lru);
3453                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, 0, migratetype, FPI_NONE);
3454                         continue;
3455                 }
3456
3457                 set_page_private(page, pfn);
3458         }
3459
3460         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3461         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3462                 pfn = page_private(page);
3463                 set_page_private(page, 0);
3464
3465                 /*
3466                  * Non-isolated types over MIGRATE_PCPTYPES get added
3467                  * to the MIGRATE_MOVABLE pcp list.
3468                  */
3469                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3470                 if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES))
3471                         migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3472
3473                 trace_mm_page_free_batched(page);
3474                 free_unref_page_commit(page, pfn, migratetype, 0);
3475
3476                 /*
3477                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
3478                  * a large list of pages to free.
3479                  */
3480                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3481                         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3482                         batch_count = 0;
3483                         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3484                 }
3485         }
3486         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3487 }
3488
3489 /*
3490  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3491  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3492  * Each sub-page must be freed individually.
3493  *
3494  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3495  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3496  */
3497 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3498 {
3499         int i;
3500
3501         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3502         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3503
3504         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3505                 set_page_refcounted(page + i);
3506         split_page_owner(page, 1 << order);
3507         split_page_memcg(page, 1 << order);
3508 }
3509 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3510
3511 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3512 {
3513         unsigned long watermark;
3514         struct zone *zone;
3515         int mt;
3516
3517         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3518
3519         zone = page_zone(page);
3520         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3521
3522         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3523                 /*
3524                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3525                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3526                  * watermark, because we already know our high-order page
3527                  * exists.
3528                  */
3529                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3530                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3531                         return 0;
3532
3533                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3534         }
3535
3536         /* Remove page from free list */
3537
3538         del_page_from_free_list(page, zone, order);
3539
3540         /*
3541          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3542          * pageblock
3543          */
3544         if (order >= pageblock_order - 1) {
3545                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3546                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3547                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3548                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
3549                             && !is_migrate_highatomic(mt))
3550                                 set_pageblock_migratetype(page,
3551                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3552                 }
3553         }
3554
3555
3556         return 1UL << order;
3557 }
3558
3559 /**
3560  * __putback_isolated_page - Return a now-isolated page back where we got it
3561  * @page: Page that was isolated
3562  * @order: Order of the isolated page
3563  * @mt: The page's pageblock's migratetype
3564  *
3565  * This function is meant to return a page pulled from the free lists via
3566  * __isolate_free_page back to the free lists they were pulled from.
3567  */
3568 void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order, int mt)
3569 {
3570         struct zone *zone = page_zone(page);
3571
3572         /* zone lock should be held when this function is called */
3573         lockdep_assert_held(&zone->lock);
3574
3575         /* Return isolated page to tail of freelist. */
3576         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt,
3577                         FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY | FPI_TO_TAIL);
3578 }
3579
3580 /*
3581  * Update NUMA hit/miss statistics
3582  *
3583  * Must be called with interrupts disabled.
3584  */
3585 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
3586                                    long nr_account)
3587 {
3588 #ifdef CONFIG_NUMA
3589         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3590
3591         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3592         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3593                 return;
3594
3595         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3596                 local_stat = NUMA_OTHER;
3597
3598         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3599                 __count_numa_events(z, NUMA_HIT, nr_account);
3600         else {
3601                 __count_numa_events(z, NUMA_MISS, nr_account);
3602                 __count_numa_events(preferred_zone, NUMA_FOREIGN, nr_account);
3603         }
3604         __count_numa_events(z, local_stat, nr_account);
3605 #endif
3606 }
3607
3608 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3609 static inline
3610 struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, unsigned int order,
3611                         int migratetype,
3612                         unsigned int alloc_flags,
3613                         struct per_cpu_pages *pcp,
3614                         struct list_head *list)
3615 {
3616         struct page *page;
3617
3618         do {
3619                 if (list_empty(list)) {
3620                         int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3621                         int alloced;
3622
3623                         /*
3624                          * Scale batch relative to order if batch implies
3625                          * free pages can be stored on the PCP. Batch can
3626                          * be 1 for small zones or for boot pagesets which
3627                          * should never store free pages as the pages may
3628                          * belong to arbitrary zones.
3629                          */
3630                         if (batch > 1)
3631                                 batch = max(batch >> order, 2);
3632                         alloced = rmqueue_bulk(zone, order,
3633                                         batch, list,
3634                                         migratetype, alloc_flags);
3635
3636                         pcp->count += alloced << order;
3637                         if (unlikely(list_empty(list)))
3638                                 return NULL;
3639                 }
3640
3641                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3642                 list_del(&page->lru);
3643                 pcp->count -= 1 << order;
3644         } while (check_new_pcp(page));
3645
3646         return page;
3647 }
3648
3649 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3650 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3651                         struct zone *zone, unsigned int order,
3652                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3653                         unsigned int alloc_flags)
3654 {
3655         struct per_cpu_pages *pcp;
3656         struct list_head *list;
3657         struct page *page;
3658         unsigned long flags;
3659
3660         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3661
3662         /*
3663          * On allocation, reduce the number of pages that are batch freed.
3664          * See nr_pcp_free() where free_factor is increased for subsequent
3665          * frees.
3666          */
3667         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
3668         pcp->free_factor >>= 1;
3669         list = &pcp->lists[order_to_pindex(migratetype, order)];
3670         page = __rmqueue_pcplist(zone, order, migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3671         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3672         if (page) {
3673                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1);
3674                 zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3675         }
3676         return page;
3677 }
3678
3679 /*
3680  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3681  */
3682 static inline
3683 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3684                         struct zone *zone, unsigned int order,
3685                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3686                         int migratetype)
3687 {
3688         unsigned long flags;
3689         struct page *page;
3690
3691         if (likely(pcp_allowed_order(order))) {
3692                 /*
3693                  * MIGRATE_MOVABLE pcplist could have the pages on CMA area and
3694                  * we need to skip it when CMA area isn't allowed.
3695                  */
3696                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA) || alloc_flags & ALLOC_CMA ||
3697                                 migratetype != MIGRATE_MOVABLE) {
3698                         page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3699                                         gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3700                         goto out;
3701                 }
3702         }
3703
3704         /*
3705          * We most definitely don't want callers attempting to
3706          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3707          */
3708         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3709         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3710
3711         do {
3712                 page = NULL;
3713                 /*
3714                  * order-0 request can reach here when the pcplist is skipped
3715                  * due to non-CMA allocation context. HIGHATOMIC area is
3716                  * reserved for high-order atomic allocation, so order-0
3717                  * request should skip it.
3718                  */
3719                 if (order > 0 && alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3720                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3721                         if (page)
3722                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3723                 }
3724                 if (!page)
3725                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3726         } while (page && check_new_pages(page, order));
3727         if (!page)
3728                 goto failed;
3729
3730         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3731                                   get_pcppage_migratetype(page));
3732         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3733
3734         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3735         zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3736
3737 out:
3738         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3739         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3740                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3741                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3742         }
3743
3744         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3745         return page;
3746
3747 failed:
3748         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3749         return NULL;
3750 }
3751
3752 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3753
3754 static struct {
3755         struct fault_attr attr;
3756
3757         bool ignore_gfp_highmem;
3758         bool ignore_gfp_reclaim;
3759         u32 min_order;
3760 } fail_page_alloc = {
3761         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3762         .ignore_gfp_reclaim = true,
3763         .ignore_gfp_highmem = true,
3764         .min_order = 1,
3765 };
3766
3767 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3768 {
3769         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3770 }
3771 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3772
3773 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3774 {
3775         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3776                 return false;
3777         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3778                 return false;
3779         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3780                 return false;
3781         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3782                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3783                 return false;
3784
3785         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3786 }
3787
3788 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3789
3790 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3791 {
3792         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3793         struct dentry *dir;
3794
3795         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3796                                         &fail_page_alloc.attr);
3797
3798         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3799                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3800         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3801                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3802         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3803
3804         return 0;
3805 }
3806
3807 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3808
3809 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3810
3811 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3812
3813 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3814 {
3815         return false;
3816 }
3817
3818 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3819
3820 noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3821 {
3822         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3823 }
3824 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3825
3826 static inline long __zone_watermark_unusable_free(struct zone *z,
3827                                 unsigned int order, unsigned int alloc_flags)
3828 {
3829         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3830         long unusable_free = (1 << order) - 1;
3831
3832         /*
3833          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3834          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3835          * atomic reserve but it avoids a search.
3836          */
3837         if (likely(!alloc_harder))
3838                 unusable_free += z->nr_reserved_highatomic;
3839
3840 #ifdef CONFIG_CMA
3841         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3842         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3843                 unusable_free += zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3844 #endif
3845
3846         return unusable_free;
3847 }
3848
3849 /*
3850  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3851  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3852  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3853  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3854  */
3855 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3856                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
3857                          long free_pages)
3858 {
3859         long min = mark;
3860         int o;
3861         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3862
3863         /* free_pages may go negative - that's OK */
3864         free_pages -= __zone_watermark_unusable_free(z, order, alloc_flags);
3865
3866         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3867                 min -= min / 2;
3868
3869         if (unlikely(alloc_harder)) {
3870                 /*
3871                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3872                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3873                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3874                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3875                  */
3876                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3877                         min -= min / 2;
3878                 else
3879                         min -= min / 4;
3880         }
3881
3882         /*
3883          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3884          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3885          * even if a suitable page happened to be free.
3886          */
3887         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3888                 return false;
3889
3890         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3891         if (!order)
3892                 return true;
3893
3894         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3895         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3896                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3897                 int mt;
3898
3899                 if (!area->nr_free)
3900                         continue;
3901
3902                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3903                         if (!free_area_empty(area, mt))
3904                                 return true;
3905                 }
3906
3907 #ifdef CONFIG_CMA
3908                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3909                     !free_area_empty(area, MIGRATE_CMA)) {
3910                         return true;
3911                 }
3912 #endif
3913                 if (alloc_harder && !free_area_empty(area, MIGRATE_HIGHATOMIC))
3914                         return true;
3915         }
3916         return false;
3917 }
3918
3919 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3920                       int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags)
3921 {
3922         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3923                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3924 }
3925
3926 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3927                                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
3928                                 unsigned int alloc_flags, gfp_t gfp_mask)
3929 {
3930         long free_pages;
3931
3932         free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3933
3934         /*
3935          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3936          * need to be calculated.
3937          */
3938         if (!order) {
3939                 long fast_free;
3940
3941                 fast_free = free_pages;
3942                 fast_free -= __zone_watermark_unusable_free(z, 0, alloc_flags);
3943                 if (fast_free > mark + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3944                         return true;
3945         }
3946
3947         if (__zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3948                                         free_pages))
3949                 return true;
3950         /*
3951          * Ignore watermark boosting for GFP_ATOMIC order-0 allocations
3952          * when checking the min watermark. The min watermark is the
3953          * point where boosting is ignored so that kswapd is woken up
3954          * when below the low watermark.
3955          */
3956         if (unlikely(!order && (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) && z->watermark_boost
3957                 && ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == WMARK_MIN))) {
3958                 mark = z->_watermark[WMARK_MIN];
3959                 return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx,
3960                                         alloc_flags, free_pages);
3961         }
3962
3963         return false;
3964 }
3965
3966 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3967                         unsigned long mark, int highest_zoneidx)
3968 {
3969         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3970
3971         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3972                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3973
3974         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, 0,
3975                                                                 free_pages);
3976 }
3977
3978 #ifdef CONFIG_NUMA
3979 int __read_mostly node_reclaim_distance = RECLAIM_DISTANCE;
3980
3981 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3982 {
3983         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3984                                 node_reclaim_distance;
3985 }
3986 #else   /* CONFIG_NUMA */
3987 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3988 {
3989         return true;
3990 }
3991 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3992
3993 /*
3994  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3995  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3996  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3997  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3998  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3999  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
4000  */
4001 static inline unsigned int
4002 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
4003 {
4004         unsigned int alloc_flags;
4005
4006         /*
4007          * __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4008          * to save a branch.
4009          */
4010         alloc_flags = (__force int) (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM);
4011
4012 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
4013         if (!zone)
4014                 return alloc_flags;
4015
4016         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
4017                 return alloc_flags;
4018
4019         /*
4020          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
4021          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
4022          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
4023          */
4024         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
4025         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
4026                 return alloc_flags;
4027
4028         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
4029 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
4030         return alloc_flags;
4031 }
4032
4033 /* Must be called after current_gfp_context() which can change gfp_mask */
4034 static inline unsigned int gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_t gfp_mask,
4035                                                   unsigned int alloc_flags)
4036 {
4037 #ifdef CONFIG_CMA
4038         if (gfp_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4039                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4040 #endif
4041         return alloc_flags;
4042 }
4043
4044 /*
4045  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
4046  * a page.
4047  */
4048 static struct page *
4049 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
4050                                                 const struct alloc_context *ac)
4051 {
4052         struct zoneref *z;
4053         struct zone *zone;
4054         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
4055         bool no_fallback;
4056
4057 retry:
4058         /*
4059          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
4060          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
4061          */
4062         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
4063         z = ac->preferred_zoneref;
4064         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->highest_zoneidx,
4065                                         ac->nodemask) {
4066                 struct page *page;
4067                 unsigned long mark;
4068
4069                 if (cpusets_enabled() &&
4070                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
4071                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
4072                                 continue;
4073                 /*
4074                  * When allocating a page cache page for writing, we
4075                  * want to get it from a node that is within its dirty
4076                  * limit, such that no single node holds more than its
4077                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
4078                  * The dirty limits take into account the node's
4079                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
4080                  * should be able to balance it without having to
4081                  * write pages from its LRU list.
4082                  *
4083                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
4084                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
4085                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
4086                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
4087                  * nodes are together not big enough to reach the
4088                  * global limit.  The proper fix for these situations
4089                  * will require awareness of nodes in the
4090                  * dirty-throttling and the flusher threads.
4091                  */
4092                 if (ac->spread_dirty_pages) {
4093                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
4094                                 continue;
4095
4096                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
4097                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
4098                                 continue;
4099                         }
4100                 }
4101
4102                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
4103                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
4104                         int local_nid;
4105
4106                         /*
4107                          * If moving to a remote node, retry but allow
4108                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
4109                          * than fragmentation avoidance.
4110                          */
4111                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
4112                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
4113                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4114                                 goto retry;
4115                         }
4116                 }
4117
4118                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
4119                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
4120                                        ac->highest_zoneidx, alloc_flags,
4121                                        gfp_mask)) {
4122                         int ret;
4123
4124 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4125                         /*
4126                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
4127                          * grow this zone if it contains deferred pages.
4128                          */
4129                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4130                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4131                                         goto try_this_zone;
4132                         }
4133 #endif
4134                         /* Checked here to keep the fast path fast */
4135                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
4136                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
4137                                 goto try_this_zone;
4138
4139                         if (!node_reclaim_enabled() ||
4140                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
4141                                 continue;
4142
4143                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
4144                         switch (ret) {
4145                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
4146                                 /* did not scan */
4147                                 continue;
4148                         case NODE_RECLAIM_FULL:
4149                                 /* scanned but unreclaimable */
4150                                 continue;
4151                         default:
4152                                 /* did we reclaim enough */
4153                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
4154                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4155                                         goto try_this_zone;
4156
4157                                 continue;
4158                         }
4159                 }
4160
4161 try_this_zone:
4162                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
4163                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
4164                 if (page) {
4165                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4166
4167                         /*
4168                          * If this is a high-order atomic allocation then check
4169                          * if the pageblock should be reserved for the future
4170                          */
4171                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
4172                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
4173
4174                         return page;
4175                 } else {
4176 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4177                         /* Try again if zone has deferred pages */
4178                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4179                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4180                                         goto try_this_zone;
4181                         }
4182 #endif
4183                 }
4184         }
4185
4186         /*
4187          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
4188          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
4189          */
4190         if (no_fallback) {
4191                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4192                 goto retry;
4193         }
4194
4195         return NULL;
4196 }
4197
4198 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
4199 {
4200         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4201
4202         /*
4203          * This documents exceptions given to allocations in certain
4204          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
4205          * of allowed nodes.
4206          */
4207         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4208                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
4209                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
4210                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4211         if (!in_task() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4212                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4213
4214         show_mem(filter, nodemask);
4215 }
4216
4217 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
4218 {
4219         struct va_format vaf;
4220         va_list args;
4221         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, 10*HZ, 1);
4222
4223         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) ||
4224              !__ratelimit(&nopage_rs) ||
4225              ((gfp_mask & __GFP_DMA) && !has_managed_dma()))
4226                 return;
4227
4228         va_start(args, fmt);
4229         vaf.fmt = fmt;
4230         vaf.va = &args;
4231         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
4232                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
4233                         nodemask_pr_args(nodemask));
4234         va_end(args);
4235
4236         cpuset_print_current_mems_allowed();
4237         pr_cont("\n");
4238         dump_stack();
4239         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
4240 }
4241
4242 static inline struct page *
4243 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4244                               unsigned int alloc_flags,
4245                               const struct alloc_context *ac)
4246 {
4247         struct page *page;
4248
4249         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4250                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
4251         /*
4252          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
4253          * are depleted
4254          */
4255         if (!page)
4256                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4257                                 alloc_flags, ac);
4258
4259         return page;
4260 }
4261
4262 static inline struct page *
4263 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4264         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
4265 {
4266         struct oom_control oc = {
4267                 .zonelist = ac->zonelist,
4268                 .nodemask = ac->nodemask,
4269                 .memcg = NULL,
4270                 .gfp_mask = gfp_mask,
4271                 .order = order,
4272         };
4273         struct page *page;
4274
4275         *did_some_progress = 0;
4276
4277         /*
4278          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
4279          * making progress for us.
4280          */
4281         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
4282                 *did_some_progress = 1;
4283                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4284                 return NULL;
4285         }
4286
4287         /*
4288          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
4289          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
4290          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
4291          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
4292          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
4293          */
4294         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
4295                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
4296                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
4297         if (page)
4298                 goto out;
4299
4300         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
4301         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
4302                 goto out;
4303         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
4304         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4305                 goto out;
4306         /*
4307          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
4308          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
4309          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
4310          * fallback than shooting a random task.
4311          *
4312          * The OOM killer may not free memory on a specific node.
4313          */
4314         if (gfp_mask & (__GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_THISNODE))
4315                 goto out;
4316         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
4317         if (ac->highest_zoneidx < ZONE_NORMAL)
4318                 goto out;
4319         if (pm_suspended_storage())
4320                 goto out;
4321         /*
4322          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
4323          * other request to make a forward progress.
4324          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
4325          * do much for this context but let's try it to at least get
4326          * access to memory reserved if the current task is killed (see
4327          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
4328          * failures more gracefully we should just bail out here.
4329          */
4330
4331         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
4332         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
4333                 *did_some_progress = 1;
4334
4335                 /*
4336                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4337                  * reserves
4338                  */
4339                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
4340                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
4341                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
4342         }
4343 out:
4344         mutex_unlock(&oom_lock);
4345         return page;
4346 }
4347
4348 /*
4349  * Maximum number of compaction retries with a progress before OOM
4350  * killer is consider as the only way to move forward.
4351  */
4352 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
4353
4354 #ifdef CONFIG_COMPACTION
4355 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
4356 static struct page *
4357 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4358                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4359                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4360 {
4361         struct page *page = NULL;
4362         unsigned long pflags;
4363         unsigned int noreclaim_flag;
4364
4365         if (!order)
4366                 return NULL;
4367
4368         psi_memstall_enter(&pflags);
4369         delayacct_compact_start();
4370         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4371
4372         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4373                                                                 prio, &page);
4374
4375         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4376         psi_memstall_leave(&pflags);
4377         delayacct_compact_end();
4378
4379         if (*compact_result == COMPACT_SKIPPED)
4380                 return NULL;
4381         /*
4382          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
4383          * count a compaction stall
4384          */
4385         count_vm_event(COMPACTSTALL);
4386
4387         /* Prep a captured page if available */
4388         if (page)
4389                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4390
4391         /* Try get a page from the freelist if available */
4392         if (!page)
4393                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4394
4395         if (page) {
4396                 struct zone *zone = page_zone(page);
4397
4398                 zone->compact_blockskip_flush = false;
4399                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
4400                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
4401                 return page;
4402         }
4403
4404         /*
4405          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
4406          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
4407          */
4408         count_vm_event(COMPACTFAIL);
4409
4410         cond_resched();
4411
4412         return NULL;
4413 }
4414
4415 static inline bool
4416 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
4417                      enum compact_result compact_result,
4418                      enum compact_priority *compact_priority,
4419                      int *compaction_retries)
4420 {
4421         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
4422         int min_priority;
4423         bool ret = false;
4424         int retries = *compaction_retries;
4425         enum compact_priority priority = *compact_priority;
4426
4427         if (!order)
4428                 return false;
4429
4430         if (fatal_signal_pending(current))
4431                 return false;
4432
4433         if (compaction_made_progress(compact_result))
4434                 (*compaction_retries)++;
4435
4436         /*
4437          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
4438          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
4439          * failure could be caused by insufficient priority
4440          */
4441         if (compaction_failed(compact_result))
4442                 goto check_priority;
4443
4444         /*
4445          * compaction was skipped because there are not enough order-0 pages
4446          * to work with, so we retry only if it looks like reclaim can help.
4447          */
4448         if (compaction_needs_reclaim(compact_result)) {
4449                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
4450                 goto out;
4451         }
4452
4453         /*
4454          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
4455          * due to locks contention before we declare that we should give up.
4456          * But the next retry should use a higher priority if allowed, so
4457          * we don't just keep bailing out endlessly.
4458          */
4459         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
4460                 goto check_priority;
4461         }
4462
4463         /*
4464          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
4465          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
4466          * killer to move on while costly can fail and users are ready
4467          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
4468          * would need much more detailed feedback from compaction to
4469          * make a better decision.
4470          */
4471         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4472                 max_retries /= 4;
4473         if (*compaction_retries <= max_retries) {
4474                 ret = true;
4475                 goto out;
4476         }
4477
4478         /*
4479          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
4480          * all retries or failed at the lower priorities.
4481          */
4482 check_priority:
4483         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
4484                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
4485
4486         if (*compact_priority > min_priority) {
4487                 (*compact_priority)--;
4488                 *compaction_retries = 0;
4489                 ret = true;
4490         }
4491 out:
4492         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
4493         return ret;
4494 }
4495 #else
4496 static inline struct page *
4497 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4498                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4499                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4500 {
4501         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
4502         return NULL;
4503 }
4504
4505 static inline bool
4506 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
4507                      enum compact_result compact_result,
4508                      enum compact_priority *compact_priority,
4509                      int *compaction_retries)
4510 {
4511         struct zone *zone;
4512         struct zoneref *z;
4513
4514         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4515                 return false;
4516
4517         /*
4518          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
4519          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
4520          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
4521          * watermarks are OK.
4522          */
4523         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4524                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4525                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
4526                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4527                         return true;
4528         }
4529         return false;
4530 }
4531 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
4532
4533 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
4534 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
4535         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
4536
4537 static bool __need_reclaim(gfp_t gfp_mask)
4538 {
4539         /* no reclaim without waiting on it */
4540         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4541                 return false;
4542
4543         /* this guy won't enter reclaim */
4544         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4545                 return false;
4546
4547         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4548                 return false;
4549
4550         return true;
4551 }
4552
4553 void __fs_reclaim_acquire(unsigned long ip)
4554 {
4555         lock_acquire_exclusive(&__fs_reclaim_map, 0, 0, NULL, ip);
4556 }
4557
4558 void __fs_reclaim_release(unsigned long ip)
4559 {
4560         lock_release(&__fs_reclaim_map, ip);
4561 }
4562
4563 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4564 {
4565         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4566
4567         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4568                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4569                         __fs_reclaim_acquire(_RET_IP_);
4570
4571 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
4572                 lock_map_acquire(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4573                 lock_map_release(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4574 #endif
4575
4576         }
4577 }
4578 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4579
4580 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4581 {
4582         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4583
4584         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4585                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4586                         __fs_reclaim_release(_RET_IP_);
4587         }
4588 }
4589 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4590 #endif
4591
4592 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4593 static unsigned long
4594 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4595                                         const struct alloc_context *ac)
4596 {
4597         unsigned int noreclaim_flag;
4598         unsigned long pflags, progress;
4599
4600         cond_resched();
4601
4602         /* We now go into synchronous reclaim */
4603         cpuset_memory_pressure_bump();
4604         psi_memstall_enter(&pflags);
4605         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4606         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4607
4608         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4609                                                                 ac->nodemask);
4610
4611         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4612         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4613         psi_memstall_leave(&pflags);
4614
4615         cond_resched();
4616
4617         return progress;
4618 }
4619
4620 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4621 static inline struct page *
4622 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4623                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4624                 unsigned long *did_some_progress)
4625 {
4626         struct page *page = NULL;
4627         bool drained = false;
4628
4629         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4630         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4631                 return NULL;
4632
4633 retry:
4634         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4635
4636         /*
4637          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4638          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4639          * Shrink them and try again
4640          */
4641         if (!page && !drained) {
4642                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4643                 drain_all_pages(NULL);
4644                 drained = true;
4645                 goto retry;
4646         }
4647
4648         return page;
4649 }
4650
4651 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4652                              const struct alloc_context *ac)
4653 {
4654         struct zoneref *z;
4655         struct zone *zone;
4656         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4657         enum zone_type highest_zoneidx = ac->highest_zoneidx;
4658
4659         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, highest_zoneidx,
4660                                         ac->nodemask) {
4661                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4662                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, highest_zoneidx);
4663                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4664         }
4665 }
4666
4667 static inline unsigned int
4668 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4669 {
4670         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4671
4672         /*
4673          * __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH
4674          * and __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4675          * to save two branches.
4676          */
4677         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4678         BUILD_BUG_ON(__GFP_KSWAPD_RECLAIM != (__force gfp_t) ALLOC_KSWAPD);
4679
4680         /*
4681          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4682          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4683          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4684          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4685          */
4686         alloc_flags |= (__force int)
4687                 (gfp_mask & (__GFP_HIGH | __GFP_KSWAPD_RECLAIM));
4688
4689         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4690                 /*
4691                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4692                  * if it can't schedule.
4693                  */
4694                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4695                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4696                 /*
4697                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4698                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4699                  */
4700                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4701         } else if (unlikely(rt_task(current)) && in_task())
4702                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4703
4704         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, alloc_flags);
4705
4706         return alloc_flags;
4707 }
4708
4709 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4710 {
4711         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4712                 return false;
4713
4714         /*
4715          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4716          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4717          */
4718         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4719                 return false;
4720
4721         return true;
4722 }
4723
4724 /*
4725  * Distinguish requests which really need access to full memory
4726  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4727  */
4728 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4729 {
4730         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4731                 return 0;
4732         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4733                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4734         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4735                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4736         if (!in_interrupt()) {
4737                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4738                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4739                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4740                         return ALLOC_OOM;
4741         }
4742
4743         return 0;
4744 }
4745
4746 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4747 {
4748         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4749 }
4750
4751 /*
4752  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4753  * for the given allocation request.
4754  *
4755  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4756  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4757  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4758  *
4759  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4760  */
4761 static inline bool
4762 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4763                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4764                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4765 {
4766         struct zone *zone;
4767         struct zoneref *z;
4768         bool ret = false;
4769
4770         /*
4771          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4772          * their order will become available due to high fragmentation so
4773          * always increment the no progress counter for them
4774          */
4775         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4776                 *no_progress_loops = 0;
4777         else
4778                 (*no_progress_loops)++;
4779
4780         /*
4781          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4782          * several times in the row.
4783          */
4784         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4785                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4786                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4787         }
4788
4789         /*
4790          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4791          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4792          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4793          * screwed and have to go OOM.
4794          */
4795         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4796                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4797                 unsigned long available;
4798                 unsigned long reclaimable;
4799                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4800                 bool wmark;
4801
4802                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4803                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4804
4805                 /*
4806                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4807                  * reclaimable pages?
4808                  */
4809                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4810                                 ac->highest_zoneidx, alloc_flags, available);
4811                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4812                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4813                 if (wmark) {
4814                         ret = true;
4815                         break;
4816                 }
4817         }
4818
4819         /*
4820          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4821          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4822          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4823          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4824          * here rather than calling cond_resched().
4825          */
4826         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4827                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4828         else
4829                 cond_resched();
4830         return ret;
4831 }
4832
4833 static inline bool
4834 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4835 {
4836         /*
4837          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4838          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4839          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4840          * such a way the check therein was true, and then it became false
4841          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4842          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4843          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4844          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4845          * caller can deal with a violated nodemask.
4846          */
4847         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4848                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4849                 ac->nodemask = NULL;
4850                 return true;
4851         }
4852
4853         /*
4854          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4855          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4856          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4857          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4858          * retry.
4859          */
4860         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4861                 return true;
4862
4863         return false;
4864 }
4865
4866 static inline struct page *
4867 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4868                                                 struct alloc_context *ac)
4869 {
4870         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4871         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4872         struct page *page = NULL;
4873         unsigned int alloc_flags;
4874         unsigned long did_some_progress;
4875         enum compact_priority compact_priority;
4876         enum compact_result compact_result;
4877         int compaction_retries;
4878         int no_progress_loops;
4879         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4880         int reserve_flags;
4881
4882         /*
4883          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4884          * callers that are not in atomic context.
4885          */
4886         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4887                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4888                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4889
4890 retry_cpuset:
4891         compaction_retries = 0;
4892         no_progress_loops = 0;
4893         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4894         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4895
4896         /*
4897          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4898          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4899          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4900          */
4901         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4902
4903         /*
4904          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4905          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4906          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4907          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4908          */
4909         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4910                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
4911         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4912                 goto nopage;
4913
4914         /*
4915          * Check for insane configurations where the cpuset doesn't contain
4916          * any suitable zone to satisfy the request - e.g. non-movable
4917          * GFP_HIGHUSER allocations from MOVABLE nodes only.
4918          */
4919         if (cpusets_insane_config() && (gfp_mask & __GFP_HARDWALL)) {
4920                 struct zoneref *z = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4921                                         ac->highest_zoneidx,
4922                                         &cpuset_current_mems_allowed);
4923                 if (!z->zone)
4924                         goto nopage;
4925         }
4926
4927         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4928                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4929
4930         /*
4931          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4932          * that first
4933          */
4934         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4935         if (page)
4936                 goto got_pg;
4937
4938         /*
4939          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4940          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4941          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4942          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4943          * same migratetype.
4944          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4945          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4946          */
4947         if (can_direct_reclaim &&
4948                         (costly_order ||
4949                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4950                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4951                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4952                                                 alloc_flags, ac,
4953                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4954                                                 &compact_result);
4955                 if (page)
4956                         goto got_pg;
4957
4958                 /*
4959                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4960                  * includes some THP page fault allocations
4961                  */
4962                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4963                         /*
4964                          * If allocating entire pageblock(s) and compaction
4965                          * failed because all zones are below low watermarks
4966                          * or is prohibited because it recently failed at this
4967                          * order, fail immediately unless the allocator has
4968                          * requested compaction and reclaim retry.
4969                          *
4970                          * Reclaim is
4971                          *  - potentially very expensive because zones are far
4972                          *    below their low watermarks or this is part of very
4973                          *    bursty high order allocations,
4974                          *  - not guaranteed to help because isolate_freepages()
4975                          *    may not iterate over freed pages as part of its
4976                          *    linear scan, and
4977                          *  - unlikely to make entire pageblocks free on its
4978                          *    own.
4979                          */
4980                         if (compact_result == COMPACT_SKIPPED ||
4981                             compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4982                                 goto nopage;
4983
4984                         /*
4985                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4986                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4987                          * using async compaction.
4988                          */
4989                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4990                 }
4991         }
4992
4993 retry:
4994         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4995         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4996                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4997
4998         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4999         if (reserve_flags)
5000                 alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, reserve_flags);
5001
5002         /*
5003          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
5004          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
5005          * user oriented.
5006          */
5007         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
5008                 ac->nodemask = NULL;
5009                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5010                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5011         }
5012
5013         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
5014         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
5015         if (page)
5016                 goto got_pg;
5017
5018         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
5019         if (!can_direct_reclaim)
5020                 goto nopage;
5021
5022         /* Avoid recursion of direct reclaim */
5023         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
5024                 goto nopage;
5025
5026         /* Try direct reclaim and then allocating */
5027         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5028                                                         &did_some_progress);
5029         if (page)
5030                 goto got_pg;
5031
5032         /* Try direct compaction and then allocating */
5033         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5034                                         compact_priority, &compact_result);
5035         if (page)
5036                 goto got_pg;
5037
5038         /* Do not loop if specifically requested */
5039         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
5040                 goto nopage;
5041
5042         /*
5043          * Do not retry costly high order allocations unless they are
5044          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
5045          */
5046         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
5047                 goto nopage;
5048
5049         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
5050                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
5051                 goto retry;
5052
5053         /*
5054          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
5055          * reclaim is not able to make any progress because the current
5056          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
5057          * of free memory (see __compaction_suitable)
5058          */
5059         if (did_some_progress > 0 &&
5060                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
5061                                 compact_result, &compact_priority,
5062                                 &compaction_retries))
5063                 goto retry;
5064
5065
5066         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
5067         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
5068                 goto retry_cpuset;
5069
5070         /* Reclaim has failed us, start killing things */
5071         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
5072         if (page)
5073                 goto got_pg;
5074
5075         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
5076         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
5077             (alloc_flags & ALLOC_OOM ||
5078              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
5079                 goto nopage;
5080
5081         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
5082         if (did_some_progress) {
5083                 no_progress_loops = 0;
5084                 goto retry;
5085         }
5086
5087 nopage:
5088         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
5089         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
5090                 goto retry_cpuset;
5091
5092         /*
5093          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
5094          * we always retry
5095          */
5096         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
5097                 /*
5098                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
5099                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
5100                  */
5101                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
5102                         goto fail;
5103
5104                 /*
5105                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
5106                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
5107                  * for somebody to do a work for us
5108                  */
5109                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
5110
5111                 /*
5112                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
5113                  * are not prepared for much so let's warn about these users
5114                  * so that we can identify them and convert them to something
5115                  * else.
5116                  */
5117                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
5118
5119                 /*
5120                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
5121                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
5122                  * could deplete whole memory reserves which would just make
5123                  * the situation worse
5124                  */
5125                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
5126                 if (page)
5127                         goto got_pg;
5128
5129                 cond_resched();
5130                 goto retry;
5131         }
5132 fail:
5133         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
5134                         "page allocation failure: order:%u", order);
5135 got_pg:
5136         return page;
5137 }
5138
5139 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
5140                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
5141                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_gfp,
5142                 unsigned int *alloc_flags)
5143 {
5144         ac->highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5145         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
5146         ac->nodemask = nodemask;
5147         ac->migratetype = gfp_migratetype(gfp_mask);
5148
5149         if (cpusets_enabled()) {
5150                 *alloc_gfp |= __GFP_HARDWALL;
5151                 /*
5152                  * When we are in the interrupt context, it is irrelevant
5153                  * to the current task context. It means that any node ok.
5154                  */
5155                 if (in_task() && !ac->nodemask)
5156                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5157                 else
5158                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
5159         }
5160
5161         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
5162         fs_reclaim_release(gfp_mask);
5163
5164         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
5165
5166         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
5167                 return false;
5168
5169         *alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, *alloc_flags);
5170
5171         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
5172         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
5173
5174         /*
5175          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
5176          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
5177          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
5178          */
5179         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5180                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5181
5182         return true;
5183 }
5184
5185 /*
5186  * __alloc_pages_bulk - Allocate a number of order-0 pages to a list or array
5187  * @gfp: GFP flags for the allocation
5188  * @preferred_nid: The preferred NUMA node ID to allocate from
5189  * @nodemask: Set of nodes to allocate from, may be NULL
5190  * @nr_pages: The number of pages desired on the list or array
5191  * @page_list: Optional list to store the allocated pages
5192  * @page_array: Optional array to store the pages
5193  *
5194  * This is a batched version of the page allocator that attempts to
5195  * allocate nr_pages quickly. Pages are added to page_list if page_list
5196  * is not NULL, otherwise it is assumed that the page_array is valid.
5197  *
5198  * For lists, nr_pages is the number of pages that should be allocated.
5199  *
5200  * For arrays, only NULL elements are populated with pages and nr_pages
5201  * is the maximum number of pages that will be stored in the array.
5202  *
5203  * Returns the number of pages on the list or array.
5204  */
5205 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
5206                         nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
5207                         struct list_head *page_list,
5208                         struct page **page_array)
5209 {
5210         struct page *page;
5211         unsigned long flags;
5212         struct zone *zone;
5213         struct zoneref *z;
5214         struct per_cpu_pages *pcp;
5215         struct list_head *pcp_list;
5216         struct alloc_context ac;
5217         gfp_t alloc_gfp;
5218         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5219         int nr_populated = 0, nr_account = 0;
5220
5221         /*
5222          * Skip populated array elements to determine if any pages need
5223          * to be allocated before disabling IRQs.
5224          */
5225         while (page_array && nr_populated < nr_pages && page_array[nr_populated])
5226                 nr_populated++;
5227
5228         /* No pages requested? */
5229         if (unlikely(nr_pages <= 0))
5230                 goto out;
5231
5232         /* Already populated array? */
5233         if (unlikely(page_array && nr_pages - nr_populated == 0))
5234                 goto out;
5235
5236         /* Bulk allocator does not support memcg accounting. */
5237         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT))
5238                 goto failed;
5239
5240         /* Use the single page allocator for one page. */
5241         if (nr_pages - nr_populated == 1)
5242                 goto failed;
5243
5244 #ifdef CONFIG_PAGE_OWNER
5245         /*
5246          * PAGE_OWNER may recurse into the allocator to allocate space to
5247          * save the stack with pagesets.lock held. Releasing/reacquiring
5248          * removes much of the performance benefit of bulk allocation so
5249          * force the caller to allocate one page at a time as it'll have
5250          * similar performance to added complexity to the bulk allocator.
5251          */
5252         if (static_branch_unlikely(&page_owner_inited))
5253                 goto failed;
5254 #endif
5255
5256         /* May set ALLOC_NOFRAGMENT, fragmentation will return 1 page. */
5257         gfp &= gfp_allowed_mask;
5258         alloc_gfp = gfp;
5259         if (!prepare_alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_gfp, &alloc_flags))
5260                 goto out;
5261         gfp = alloc_gfp;
5262
5263         /* Find an allowed local zone that meets the low watermark. */
5264         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac.zonelist, ac.highest_zoneidx, ac.nodemask) {
5265                 unsigned long mark;
5266
5267                 if (cpusets_enabled() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
5268                     !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp)) {
5269                         continue;
5270                 }
5271
5272                 if (nr_online_nodes > 1 && zone != ac.preferred_zoneref->zone &&
5273                     zone_to_nid(zone) != zone_to_nid(ac.preferred_zoneref->zone)) {
5274                         goto failed;
5275                 }
5276
5277                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) + nr_pages;
5278                 if (zone_watermark_fast(zone, 0,  mark,
5279                                 zonelist_zone_idx(ac.preferred_zoneref),
5280                                 alloc_flags, gfp)) {
5281                         break;
5282                 }
5283         }
5284
5285         /*
5286          * If there are no allowed local zones that meets the watermarks then
5287          * try to allocate a single page and reclaim if necessary.
5288          */
5289         if (unlikely(!zone))
5290                 goto failed;
5291
5292         /* Attempt the batch allocation */
5293         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
5294         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
5295         pcp_list = &pcp->lists[order_to_pindex(ac.migratetype, 0)];
5296
5297         while (nr_populated < nr_pages) {
5298
5299                 /* Skip existing pages */
5300                 if (page_array && page_array[nr_populated]) {
5301                         nr_populated++;
5302                         continue;
5303                 }
5304
5305                 page = __rmqueue_pcplist(zone, 0, ac.migratetype, alloc_flags,
5306                                                                 pcp, pcp_list);
5307                 if (unlikely(!page)) {
5308                         /* Try and get at least one page */
5309                         if (!nr_populated)
5310                                 goto failed_irq;
5311                         break;
5312                 }
5313                 nr_account++;
5314
5315                 prep_new_page(page, 0, gfp, 0);
5316                 if (page_list)
5317                         list_add(&page->lru, page_list);
5318                 else
5319                         page_array[nr_populated] = page;
5320                 nr_populated++;
5321         }
5322
5323         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
5324
5325         __count_zid_vm_events(PGALLOC, zone_idx(zone), nr_account);
5326         zone_statistics(ac.preferred_zoneref->zone, zone, nr_account);
5327
5328 out:
5329         return nr_populated;
5330
5331 failed_irq:
5332         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
5333
5334 failed:
5335         page = __alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask);
5336         if (page) {
5337                 if (page_list)
5338                         list_add(&page->lru, page_list);
5339                 else
5340                         page_array[nr_populated] = page;
5341                 nr_populated++;
5342         }
5343
5344         goto out;
5345 }
5346 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_pages_bulk);
5347
5348 /*
5349  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
5350  */
5351 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5352                                                         nodemask_t *nodemask)
5353 {
5354         struct page *page;
5355         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5356         gfp_t alloc_gfp; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
5357         struct alloc_context ac = { };
5358
5359         /*
5360          * There are several places where we assume that the order value is sane
5361          * so bail out early if the request is out of bound.
5362          */
5363         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
5364                 WARN_ON_ONCE(!(gfp & __GFP_NOWARN));
5365                 return NULL;
5366         }
5367
5368         gfp &= gfp_allowed_mask;
5369         /*
5370          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
5371          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
5372          * from a particular context which has been marked by
5373          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}. And PF_MEMALLOC_PIN which ensures
5374          * movable zones are not used during allocation.
5375          */
5376         gfp = current_gfp_context(gfp);
5377         alloc_gfp = gfp;
5378         if (!prepare_alloc_pages(gfp, order, preferred_nid, nodemask, &ac,
5379                         &alloc_gfp, &alloc_flags))
5380                 return NULL;
5381
5382         /*
5383          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
5384          * memory until all local zones are considered.
5385          */
5386         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp);
5387
5388         /* First allocation attempt */
5389         page = get_page_from_freelist(alloc_gfp, order, alloc_flags, &ac);
5390         if (likely(page))
5391                 goto out;
5392
5393         alloc_gfp = gfp;
5394         ac.spread_dirty_pages = false;
5395
5396         /*
5397          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
5398          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
5399          */
5400         ac.nodemask = nodemask;
5401
5402         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_gfp, order, &ac);
5403
5404 out:
5405         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT) && page &&
5406             unlikely(__memcg_kmem_charge_page(page, gfp, order) != 0)) {
5407                 __free_pages(page, order);
5408                 page = NULL;
5409         }
5410
5411         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_gfp, ac.migratetype);
5412
5413         return page;
5414 }
5415 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
5416
5417 struct folio *__folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5418                 nodemask_t *nodemask)
5419 {
5420         struct page *page = __alloc_pages(gfp | __GFP_COMP, order,
5421                         preferred_nid, nodemask);
5422
5423         if (page && order > 1)
5424                 prep_transhuge_page(page);
5425         return (struct folio *)page;
5426 }
5427 EXPORT_SYMBOL(__folio_alloc);
5428
5429 /*
5430  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
5431  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
5432  * you need to access high mem.
5433  */
5434 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
5435 {
5436         struct page *page;
5437
5438         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
5439         if (!page)
5440                 return 0;
5441         return (unsigned long) page_address(page);
5442 }
5443 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
5444
5445 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
5446 {
5447         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
5448 }
5449 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
5450
5451 /**
5452  * __free_pages - Free pages allocated with alloc_pages().
5453  * @page: The page pointer returned from alloc_pages().
5454  * @order: The order of the allocation.
5455  *
5456  * This function can free multi-page allocations that are not compound
5457  * pages.  It does not check that the @order passed in matches that of
5458  * the allocation, so it is easy to leak memory.  Freeing more memory
5459  * than was allocated will probably emit a warning.
5460  *
5461  * If the last reference to this page is speculative, it will be released
5462  * by put_page() which only frees the first page of a non-compound
5463  * allocation.  To prevent the remaining pages from being leaked, we free
5464  * the subsequent pages here.  If you want to use the page's reference
5465  * count to decide when to free the allocation, you should allocate a
5466  * compound page, and use put_page() instead of __free_pages().
5467  *
5468  * Context: May be called in interrupt context or while holding a normal
5469  * spinlock, but not in NMI context or while holding a raw spinlock.
5470  */
5471 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
5472 {
5473         if (put_page_testzero(page))
5474                 free_the_page(page, order);
5475         else if (!PageHead(page))
5476                 while (order-- > 0)
5477                         free_the_page(page + (1 << order), order);
5478 }
5479 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
5480
5481 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
5482 {
5483         if (addr != 0) {
5484                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
5485                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
5486         }
5487 }
5488
5489 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
5490
5491 /*
5492  * Page Fragment:
5493  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
5494  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
5495  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
5496  *
5497  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
5498  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
5499  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
5500  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
5501  */
5502 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
5503                                              gfp_t gfp_mask)
5504 {
5505         struct page *page = NULL;
5506         gfp_t gfp = gfp_mask;
5507
5508 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5509         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
5510                     __GFP_NOMEMALLOC;
5511         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
5512                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
5513         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
5514 #endif
5515         if (unlikely(!page))
5516                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
5517
5518         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
5519
5520         return page;
5521 }
5522
5523 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
5524 {
5525         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
5526
5527         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
5528                 free_the_page(page, compound_order(page));
5529 }
5530 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
5531
5532 void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
5533                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
5534                       unsigned int align_mask)
5535 {
5536         unsigned int size = PAGE_SIZE;
5537         struct page *page;
5538         int offset;
5539
5540         if (unlikely(!nc->va)) {
5541 refill:
5542                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
5543                 if (!page)
5544                         return NULL;
5545
5546 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5547                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5548                 size = nc->size;
5549 #endif
5550                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
5551                  * This would break get_page_unless_zero() users.
5552                  */
5553                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
5554
5555                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5556                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
5557                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5558                 nc->offset = size;
5559         }
5560
5561         offset = nc->offset - fragsz;
5562         if (unlikely(offset < 0)) {
5563                 page = virt_to_page(nc->va);
5564
5565                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
5566                         goto refill;
5567
5568                 if (unlikely(nc->pfmemalloc)) {
5569                         free_the_page(page, compound_order(page));
5570                         goto refill;
5571                 }
5572
5573 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5574                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5575                 size = nc->size;
5576 #endif
5577                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
5578                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
5579
5580                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5581                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5582                 offset = size - fragsz;
5583         }
5584
5585         nc->pagecnt_bias--;
5586         offset &= align_mask;
5587         nc->offset = offset;
5588
5589         return nc->va + offset;
5590 }
5591 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc_align);
5592
5593 /*
5594  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
5595  */
5596 void page_frag_free(void *addr)
5597 {
5598         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
5599
5600         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
5601                 free_the_page(page, compound_order(page));
5602 }
5603 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
5604
5605 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
5606                 size_t size)
5607 {
5608         if (addr) {
5609                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
5610                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
5611
5612                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
5613                 while (used < alloc_end) {
5614                         free_page(used);
5615                         used += PAGE_SIZE;
5616                 }
5617         }
5618         return (void *)addr;
5619 }
5620
5621 /**
5622  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
5623  * @size: the number of bytes to allocate
5624  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5625  *
5626  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
5627  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
5628  * allocate memory in power-of-two pages.
5629  *
5630  * This function is also limited by MAX_ORDER.
5631  *
5632  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
5633  *
5634  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5635  */
5636 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
5637 {
5638         unsigned int order = get_order(size);
5639         unsigned long addr;
5640
5641         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5642                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5643
5644         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
5645         return make_alloc_exact(addr, order, size);
5646 }
5647 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
5648
5649 /**
5650  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
5651  *                         pages on a node.
5652  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
5653  * @size: the number of bytes to allocate
5654  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5655  *
5656  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
5657  * back.
5658  *
5659  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5660  */
5661 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
5662 {
5663         unsigned int order = get_order(size);
5664         struct page *p;
5665
5666         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5667                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5668
5669         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
5670         if (!p)
5671                 return NULL;
5672         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
5673 }
5674
5675 /**
5676  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
5677  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
5678  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
5679  *
5680  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
5681  */
5682 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
5683 {
5684         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
5685         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
5686
5687         while (addr < end) {
5688                 free_page(addr);
5689                 addr += PAGE_SIZE;
5690         }
5691 }
5692 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
5693
5694 /**
5695  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
5696  * @offset: The zone index of the highest zone
5697  *
5698  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
5699  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
5700  * zone, the number of pages is calculated as:
5701  *
5702  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
5703  *
5704  * Return: number of pages beyond high watermark.
5705  */
5706 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
5707 {
5708         struct zoneref *z;
5709         struct zone *zone;
5710
5711         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
5712         unsigned long sum = 0;
5713
5714         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
5715
5716         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
5717                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
5718                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
5719                 if (size > high)
5720                         sum += size - high;
5721         }
5722
5723         return sum;
5724 }
5725
5726 /**
5727  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
5728  *
5729  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
5730  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
5731  *
5732  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
5733  * ZONE_NORMAL.
5734  */
5735 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
5736 {
5737         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
5738 }
5739 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
5740
5741 static inline void show_node(struct zone *zone)
5742 {
5743         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5744                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5745 }
5746
5747 long si_mem_available(void)
5748 {
5749         long available;
5750         unsigned long pagecache;
5751         unsigned long wmark_low = 0;
5752         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5753         unsigned long reclaimable;
5754         struct zone *zone;
5755         int lru;
5756
5757         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5758                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5759
5760         for_each_zone(zone)
5761                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5762
5763         /*
5764          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5765          * without causing swapping.
5766          */
5767         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5768
5769         /*
5770          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5771          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
5772          * low watermark worth of cache, needs to stay.
5773          */
5774         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5775         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5776         available += pagecache;
5777
5778         /*
5779          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5780          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5781          * low watermark.
5782          */
5783         reclaimable = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
5784                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5785         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5786
5787         if (available < 0)
5788                 available = 0;
5789         return available;
5790 }
5791 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5792
5793 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5794 {
5795         val->totalram = totalram_pages();
5796         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5797         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5798         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5799         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5800         val->freehigh = nr_free_highpages();
5801         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5802 }
5803
5804 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5805
5806 #ifdef CONFIG_NUMA
5807 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5808 {
5809         int zone_type;          /* needs to be signed */
5810         unsigned long managed_pages = 0;
5811         unsigned long managed_highpages = 0;
5812         unsigned long free_highpages = 0;
5813         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5814
5815         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5816                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5817         val->totalram = managed_pages;
5818         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5819         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5820 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5821         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5822                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5823
5824                 if (is_highmem(zone)) {
5825                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5826                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5827                 }
5828         }
5829         val->totalhigh = managed_highpages;
5830         val->freehigh = free_highpages;
5831 #else
5832         val->totalhigh = managed_highpages;
5833         val->freehigh = free_highpages;
5834 #endif
5835         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5836 }
5837 #endif
5838
5839 /*
5840  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5841  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5842  */
5843 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5844 {
5845         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5846                 return false;
5847
5848         /*
5849          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5850          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5851          * have to be precise here.
5852          */
5853         if (!nodemask)
5854                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5855
5856         return !node_isset(nid, *nodemask);
5857 }
5858
5859 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5860
5861 static void show_migration_types(unsigned char type)
5862 {
5863         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5864                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5865                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5866                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5867                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5868 #ifdef CONFIG_CMA
5869                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5870 #endif
5871 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5872                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5873 #endif
5874         };
5875         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5876         char *p = tmp;
5877         int i;
5878
5879         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5880                 if (type & (1 << i))
5881                         *p++ = types[i];
5882         }
5883
5884         *p = '\0';
5885         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5886 }
5887
5888 /*
5889  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5890  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5891  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5892  *
5893  * Bits in @filter:
5894  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5895  *   cpuset.
5896  */
5897 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5898 {
5899         unsigned long free_pcp = 0;
5900         int cpu;
5901         struct zone *zone;
5902         pg_data_t *pgdat;
5903
5904         for_each_populated_zone(zone) {
5905                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5906                         continue;
5907
5908                 for_each_online_cpu(cpu)
5909                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
5910         }
5911
5912         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5913                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5914                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu\n"
5915                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5916                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5917                 " kernel_misc_reclaimable:%lu\n"
5918                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5919                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5920                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5921                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5922                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5923                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5924                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5925                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5926                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5927                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5928                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B),
5929                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B),
5930                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5931                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5932                 global_node_page_state(NR_PAGETABLE),
5933                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5934                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE),
5935                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5936                 free_pcp,
5937                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5938
5939         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5940                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5941                         continue;
5942
5943                 printk("Node %d"
5944                         " active_anon:%lukB"
5945                         " inactive_anon:%lukB"
5946                         " active_file:%lukB"
5947                         " inactive_file:%lukB"
5948                         " unevictable:%lukB"
5949                         " isolated(anon):%lukB"
5950                         " isolated(file):%lukB"
5951                         " mapped:%lukB"
5952                         " dirty:%lukB"
5953                         " writeback:%lukB"
5954                         " shmem:%lukB"
5955 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5956                         " shmem_thp: %lukB"
5957                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5958                         " anon_thp: %lukB"
5959 #endif
5960                         " writeback_tmp:%lukB"
5961                         " kernel_stack:%lukB"
5962 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
5963                         " shadow_call_stack:%lukB"
5964 #endif
5965                         " pagetables:%lukB"
5966                         " all_unreclaimable? %s"
5967                         "\n",
5968                         pgdat->node_id,
5969                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5970                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5971                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5972                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5973                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5974                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5975                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5976                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5977                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5978                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5979                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5980 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5981                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS)),
5982                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)),
5983                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS)),
5984 #endif
5985                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5986                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_STACK_KB),
5987 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
5988                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_SCS_KB),
5989 #endif
5990                         K(node_page_state(pgdat, NR_PAGETABLE)),
5991                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5992                                 "yes" : "no");
5993         }
5994
5995         for_each_populated_zone(zone) {
5996                 int i;
5997
5998                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5999                         continue;
6000
6001                 free_pcp = 0;
6002                 for_each_online_cpu(cpu)
6003                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
6004
6005                 show_node(zone);
6006                 printk(KERN_CONT
6007                         "%s"
6008                         " free:%lukB"
6009                         " boost:%lukB"
6010                         " min:%lukB"
6011                         " low:%lukB"
6012                         " high:%lukB"
6013                         " reserved_highatomic:%luKB"
6014                         " active_anon:%lukB"
6015                         " inactive_anon:%lukB"
6016                         " active_file:%lukB"
6017                         " inactive_file:%lukB"
6018                         " unevictable:%lukB"
6019                         " writepending:%lukB"
6020                         " present:%lukB"
6021                         " managed:%lukB"
6022                         " mlocked:%lukB"
6023                         " bounce:%lukB"
6024                         " free_pcp:%lukB"
6025                         " local_pcp:%ukB"
6026                         " free_cma:%lukB"
6027                         "\n",
6028                         zone->name,
6029                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
6030                         K(zone->watermark_boost),
6031                         K(min_wmark_pages(zone)),
6032                         K(low_wmark_pages(zone)),
6033                         K(high_wmark_pages(zone)),
6034                         K(zone->nr_reserved_highatomic),
6035                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
6036                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
6037                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
6038                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
6039                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
6040                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
6041                         K(zone->present_pages),
6042                         K(zone_managed_pages(zone)),
6043                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
6044                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
6045                         K(free_pcp),
6046                         K(this_cpu_read(zone->per_cpu_pageset->count)),
6047                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
6048                 printk("lowmem_reserve[]:");
6049                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
6050                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
6051                 printk(KERN_CONT "\n");
6052         }
6053
6054         for_each_populated_zone(zone) {
6055                 unsigned int order;
6056                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
6057                 unsigned char types[MAX_ORDER];
6058
6059                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6060                         continue;
6061                 show_node(zone);
6062                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
6063
6064                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6065                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6066                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
6067                         int type;
6068
6069                         nr[order] = area->nr_free;
6070                         total += nr[order] << order;
6071
6072                         types[order] = 0;
6073                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
6074                                 if (!free_area_empty(area, type))
6075                                         types[order] |= 1 << type;
6076                         }
6077                 }
6078                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6079                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6080                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
6081                                nr[order], K(1UL) << order);
6082                         if (nr[order])
6083                                 show_migration_types(types[order]);
6084                 }
6085                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
6086         }
6087
6088         hugetlb_show_meminfo();
6089
6090         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
6091
6092         show_swap_cache_info();
6093 }
6094
6095 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
6096 {
6097         zoneref->zone = zone;
6098         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
6099 }
6100
6101 /*
6102  * Builds allocation fallback zone lists.
6103  *
6104  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
6105  */
6106 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
6107 {
6108         struct zone *zone;
6109         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
6110         int nr_zones = 0;
6111
6112         do {
6113                 zone_type--;
6114                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
6115                 if (managed_zone(zone)) {
6116                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
6117                         check_highest_zone(zone_type);
6118                 }
6119         } while (zone_type);
6120
6121         return nr_zones;
6122 }
6123
6124 #ifdef CONFIG_NUMA
6125
6126 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
6127 {
6128         /*
6129          * We used to support different zonelists modes but they turned
6130          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
6131          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
6132          * not fail it silently
6133          */
6134         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
6135                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
6136                 return -EINVAL;
6137         }
6138         return 0;
6139 }
6140
6141 char numa_zonelist_order[] = "Node";
6142
6143 /*
6144  * sysctl handler for numa_zonelist_order
6145  */
6146 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
6147                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6148 {
6149         if (write)
6150                 return __parse_numa_zonelist_order(buffer);
6151         return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
6152 }
6153
6154
6155 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
6156 static int node_load[MAX_NUMNODES];
6157
6158 /**
6159  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
6160  * @node: node whose fallback list we're appending
6161  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
6162  *
6163  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
6164  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
6165  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
6166  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
6167  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
6168  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
6169  * on them otherwise.
6170  *
6171  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
6172  */
6173 int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
6174 {
6175         int n, val;
6176         int min_val = INT_MAX;
6177         int best_node = NUMA_NO_NODE;
6178
6179         /* Use the local node if we haven't already */
6180         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
6181                 node_set(node, *used_node_mask);
6182                 return node;
6183         }
6184
6185         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
6186
6187                 /* Don't want a node to appear more than once */
6188                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
6189                         continue;
6190
6191                 /* Use the distance array to find the distance */
6192                 val = node_distance(node, n);
6193
6194                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
6195                 val += (n < node);
6196
6197                 /* Give preference to headless and unused nodes */
6198                 if (!cpumask_empty(cpumask_of_node(n)))
6199                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
6200
6201                 /* Slight preference for less loaded node */
6202                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
6203                 val += node_load[n];
6204
6205                 if (val < min_val) {
6206                         min_val = val;
6207                         best_node = n;
6208                 }
6209         }
6210
6211         if (best_node >= 0)
6212                 node_set(best_node, *used_node_mask);
6213
6214         return best_node;
6215 }
6216
6217
6218 /*
6219  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
6220  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
6221  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
6222  */
6223 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
6224                 unsigned nr_nodes)
6225 {
6226         struct zoneref *zonerefs;
6227         int i;
6228
6229         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6230
6231         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
6232                 int nr_zones;
6233
6234                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
6235
6236                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
6237                 zonerefs += nr_zones;
6238         }
6239         zonerefs->zone = NULL;
6240         zonerefs->zone_idx = 0;
6241 }
6242
6243 /*
6244  * Build gfp_thisnode zonelists
6245  */
6246 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6247 {
6248         struct zoneref *zonerefs;
6249         int nr_zones;
6250
6251         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
6252         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6253         zonerefs += nr_zones;
6254         zonerefs->zone = NULL;
6255         zonerefs->zone_idx = 0;
6256 }
6257
6258 /*
6259  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
6260  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
6261  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
6262  * may still exist in local DMA zone.
6263  */
6264
6265 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6266 {
6267         static int node_order[MAX_NUMNODES];
6268         int node, load, nr_nodes = 0;
6269         nodemask_t used_mask = NODE_MASK_NONE;
6270         int local_node, prev_node;
6271
6272         /* NUMA-aware ordering of nodes */
6273         local_node = pgdat->node_id;
6274         load = nr_online_nodes;
6275         prev_node = local_node;
6276
6277         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
6278         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
6279                 /*
6280                  * We don't want to pressure a particular node.
6281                  * So adding penalty to the first node in same
6282                  * distance group to make it round-robin.
6283                  */
6284                 if (node_distance(local_node, node) !=
6285                     node_distance(local_node, prev_node))
6286                         node_load[node] += load;
6287
6288                 node_order[nr_nodes++] = node;
6289                 prev_node = node;
6290                 load--;
6291         }
6292
6293         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
6294         build_thisnode_zonelists(pgdat);
6295         pr_info("Fallback order for Node %d: ", local_node);
6296         for (node = 0; node < nr_nodes; node++)
6297                 pr_cont("%d ", node_order[node]);
6298         pr_cont("\n");
6299 }
6300
6301 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6302 /*
6303  * Return node id of node used for "local" allocations.
6304  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
6305  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
6306  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
6307  */
6308 int local_memory_node(int node)
6309 {
6310         struct zoneref *z;
6311
6312         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
6313                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
6314                                    NULL);
6315         return zone_to_nid(z->zone);
6316 }
6317 #endif
6318
6319 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
6320 static void setup_min_slab_ratio(void);
6321 #else   /* CONFIG_NUMA */
6322
6323 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6324 {
6325         int node, local_node;
6326         struct zoneref *zonerefs;
6327         int nr_zones;
6328
6329         local_node = pgdat->node_id;
6330
6331         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6332         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6333         zonerefs += nr_zones;
6334
6335         /*
6336          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
6337          * of all the other nodes.
6338          * We don't want to pressure a particular node, so when
6339          * building the zones for node N, we make sure that the
6340          * zones coming right after the local ones are those from
6341          * node N+1 (modulo N)
6342          */
6343         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
6344                 if (!node_online(node))
6345                         continue;
6346                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6347                 zonerefs += nr_zones;
6348         }
6349         for (node = 0; node < local_node; node++) {
6350                 if (!node_online(node))
6351                         continue;
6352                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6353                 zonerefs += nr_zones;
6354         }
6355
6356         zonerefs->zone = NULL;
6357         zonerefs->zone_idx = 0;
6358 }
6359
6360 #endif  /* CONFIG_NUMA */
6361
6362 /*
6363  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
6364  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
6365  * that an item put on a list will immediately be handed over to
6366  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
6367  * with interrupts disabled.
6368  *
6369  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
6370  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
6371  * hotplugged processors.
6372  *
6373  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
6374  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
6375  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
6376  */
6377 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats);
6378 /* These effectively disable the pcplists in the boot pageset completely */
6379 #define BOOT_PAGESET_HIGH       0
6380 #define BOOT_PAGESET_BATCH      1
6381 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pages, boot_pageset);
6382 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_zonestat, boot_zonestats);
6383 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
6384
6385 static void __build_all_zonelists(void *data)
6386 {
6387         int nid;
6388         int __maybe_unused cpu;
6389         pg_data_t *self = data;
6390         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
6391
6392         spin_lock(&lock);
6393
6394 #ifdef CONFIG_NUMA
6395         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
6396 #endif
6397
6398         /*
6399          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
6400          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
6401          */
6402         if (self && !node_online(self->node_id)) {
6403                 build_zonelists(self);
6404         } else {
6405                 for_each_online_node(nid) {
6406                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6407
6408                         build_zonelists(pgdat);
6409                 }
6410
6411 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6412                 /*
6413                  * We now know the "local memory node" for each node--
6414                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
6415                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
6416                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
6417                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
6418                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
6419                  */
6420                 for_each_online_cpu(cpu)
6421                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
6422 #endif
6423         }
6424
6425         spin_unlock(&lock);
6426 }
6427
6428 static noinline void __init
6429 build_all_zonelists_init(void)
6430 {
6431         int cpu;
6432
6433         __build_all_zonelists(NULL);
6434
6435         /*
6436          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
6437          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
6438          * each zone will be allocated later when the per cpu
6439          * allocator is available.
6440          *
6441          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
6442          * cpus if the system is already booted because the pagesets
6443          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
6444          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
6445          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
6446          * (a chicken-egg dilemma).
6447          */
6448         for_each_possible_cpu(cpu)
6449                 per_cpu_pages_init(&per_cpu(boot_pageset, cpu), &per_cpu(boot_zonestats, cpu));
6450
6451         mminit_verify_zonelist();
6452         cpuset_init_current_mems_allowed();
6453 }
6454
6455 /*
6456  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
6457  *
6458  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
6459  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
6460  */
6461 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6462 {
6463         unsigned long vm_total_pages;
6464
6465         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
6466                 build_all_zonelists_init();
6467         } else {
6468                 __build_all_zonelists(pgdat);
6469                 /* cpuset refresh routine should be here */
6470         }
6471         /* Get the number of free pages beyond high watermark in all zones. */
6472         vm_total_pages = nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
6473         /*
6474          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
6475          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
6476          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
6477          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
6478          * disabled and enable it later
6479          */
6480         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
6481                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
6482         else
6483                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
6484
6485         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
6486                 nr_online_nodes,
6487                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
6488                 vm_total_pages);
6489 #ifdef CONFIG_NUMA
6490         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
6491 #endif
6492 }
6493
6494 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
6495 static bool __meminit
6496 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
6497 {
6498         static struct memblock_region *r;
6499
6500         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
6501                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
6502                         for_each_mem_region(r) {
6503                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
6504                                         break;
6505                         }
6506                 }
6507                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
6508                     memblock_is_mirror(r)) {
6509                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
6510                         return true;
6511                 }
6512         }
6513         return false;
6514 }
6515
6516 /*
6517  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
6518  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
6519  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
6520  *
6521  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
6522  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
6523  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
6524  */
6525 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
6526                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
6527                 enum meminit_context context,
6528                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
6529 {
6530         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
6531         struct page *page;
6532
6533         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
6534                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
6535
6536 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6537         /*
6538          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
6539          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
6540          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
6541          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
6542          * the hotplug lock.
6543          */
6544         if (zone == ZONE_DEVICE) {
6545                 if (!altmap)
6546                         return;
6547
6548                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
6549                         start_pfn += altmap->reserve;
6550                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6551         }
6552 #endif
6553
6554         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
6555                 /*
6556                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
6557                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
6558                  */
6559                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
6560                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
6561                                 continue;
6562                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn))
6563                                 break;
6564                 }
6565
6566                 page = pfn_to_page(pfn);
6567                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
6568                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
6569                         __SetPageReserved(page);
6570
6571                 /*
6572                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
6573                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
6574                  * over the place during system boot.
6575                  */
6576                 if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6577                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
6578                         cond_resched();
6579                 }
6580                 pfn++;
6581         }
6582 }
6583
6584 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6585 static void __ref __init_zone_device_page(struct page *page, unsigned long pfn,
6586                                           unsigned long zone_idx, int nid,
6587                                           struct dev_pagemap *pgmap)
6588 {
6589
6590         __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
6591
6592         /*
6593          * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
6594          * phase for it to be fully associated with a zone.
6595          *
6596          * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
6597          * the flag as we are still initializing the pages.
6598          */
6599         __SetPageReserved(page);
6600
6601         /*
6602          * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
6603          * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
6604          * ever freed or placed on a driver-private list.
6605          */
6606         page->pgmap = pgmap;
6607         page->zone_device_data = NULL;
6608
6609         /*
6610          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
6611          * movable at startup. This will force kernel allocations
6612          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
6613          * the address space during boot when many long-lived
6614          * kernel allocations are made.
6615          *
6616          * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
6617          * because this is done early in section_activate()
6618          */
6619         if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6620                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
6621                 cond_resched();
6622         }
6623 }
6624
6625 static void __ref memmap_init_compound(struct page *head,
6626                                        unsigned long head_pfn,
6627                                        unsigned long zone_idx, int nid,
6628                                        struct dev_pagemap *pgmap,
6629                                        unsigned long nr_pages)
6630 {
6631         unsigned long pfn, end_pfn = head_pfn + nr_pages;
6632         unsigned int order = pgmap->vmemmap_shift;
6633
6634         __SetPageHead(head);
6635         for (pfn = head_pfn + 1; pfn < end_pfn; pfn++) {
6636                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6637
6638                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6639                 prep_compound_tail(head, pfn - head_pfn);
6640                 set_page_count(page, 0);
6641
6642                 /*
6643                  * The first tail page stores compound_mapcount_ptr() and
6644                  * compound_order() and the second tail page stores
6645                  * compound_pincount_ptr(). Call prep_compound_head() after
6646                  * the first and second tail pages have been initialized to
6647                  * not have the data overwritten.
6648                  */
6649                 if (pfn == head_pfn + 2)
6650                         prep_compound_head(head, order);
6651         }
6652 }
6653
6654 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
6655                                    unsigned long start_pfn,
6656                                    unsigned long nr_pages,
6657                                    struct dev_pagemap *pgmap)
6658 {
6659         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
6660         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6661         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
6662         unsigned int pfns_per_compound = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
6663         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
6664         unsigned long start = jiffies;
6665         int nid = pgdat->node_id;
6666
6667         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx(zone) != ZONE_DEVICE))
6668                 return;
6669
6670         /*
6671          * The call to memmap_init should have already taken care
6672          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
6673          * the end of that region and start processing the device pages.
6674          */
6675         if (altmap) {
6676                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6677                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
6678         }
6679
6680         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pfns_per_compound) {
6681                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6682
6683                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6684
6685                 if (pfns_per_compound == 1)
6686                         continue;
6687
6688                 memmap_init_compound(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap,
6689                                      pfns_per_compound);
6690         }
6691
6692         pr_info("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
6693                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
6694 }
6695
6696 #endif
6697 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
6698 {
6699         unsigned int order, t;
6700         for_each_migratetype_order(order, t) {
6701                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
6702                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
6703         }
6704 }
6705
6706 /*
6707  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
6708  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
6709  * memmap_init_zone_range().
6710  *
6711  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
6712  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
6713  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
6714  *   arbitrary section size
6715  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
6716  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
6717  *   nicely with memmap sections
6718  *
6719  * Explicitly initialize those struct pages so that:
6720  * - PG_Reserved is set
6721  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
6722  *   hole is in the middle of a zone
6723  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
6724  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
6725  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
6726  *   section that will be appended to the zone/node below.
6727  */
6728 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
6729                                           unsigned long epfn,
6730                                           int zone, int node)
6731 {
6732         unsigned long pfn;
6733         u64 pgcnt = 0;
6734
6735         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6736                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6737                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6738                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6739                         continue;
6740                 }
6741                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
6742                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
6743                 pgcnt++;
6744         }
6745
6746         if (pgcnt)
6747                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges",
6748                         node, zone_names[zone], pgcnt);
6749 }
6750
6751 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
6752                                           unsigned long start_pfn,
6753                                           unsigned long end_pfn,
6754                                           unsigned long *hole_pfn)
6755 {
6756         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6757         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
6758         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
6759
6760         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6761         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6762
6763         if (start_pfn >= end_pfn)
6764                 return;
6765
6766         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
6767                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
6768
6769         if (*hole_pfn < start_pfn)
6770                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
6771
6772         *hole_pfn = end_pfn;
6773 }
6774
6775 static void __init memmap_init(void)
6776 {
6777         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6778         unsigned long hole_pfn = 0;
6779         int i, j, zone_id = 0, nid;
6780
6781         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6782                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
6783
6784                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6785                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
6786
6787                         if (!populated_zone(zone))
6788                                 continue;
6789
6790                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
6791                                                &hole_pfn);
6792                         zone_id = j;
6793                 }
6794         }
6795
6796 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6797         /*
6798          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
6799          * section_end].
6800          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
6801          * node.
6802          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
6803          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
6804          * for FLATMEM it is a nop anyway
6805          */
6806         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
6807         if (hole_pfn < end_pfn)
6808 #endif
6809                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
6810 }
6811
6812 void __init *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
6813                           phys_addr_t min_addr, int nid, bool exact_nid)
6814 {
6815         void *ptr;
6816
6817         if (exact_nid)
6818                 ptr = memblock_alloc_exact_nid_raw(size, align, min_addr,
6819                                                    MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
6820                                                    nid);
6821         else
6822                 ptr = memblock_alloc_try_nid_raw(size, align, min_addr,
6823                                                  MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
6824                                                  nid);
6825
6826         if (ptr && size > 0)
6827                 page_init_poison(ptr, size);
6828
6829         return ptr;
6830 }
6831
6832 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
6833 {
6834 #ifdef CONFIG_MMU
6835         int batch;
6836
6837         /*
6838          * The number of pages to batch allocate is either ~0.1%
6839          * of the zone or 1MB, whichever is smaller. The batch
6840          * size is striking a balance between allocation latency
6841          * and zone lock contention.
6842          */
6843         batch = min(zone_managed_pages(zone) >> 10, (1024 * 1024) / PAGE_SIZE);
6844         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
6845         if (batch < 1)
6846                 batch = 1;
6847
6848         /*
6849          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
6850          * of 2 value was found to be more likely to have
6851          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
6852          *
6853          * For example if 2 tasks are alternately allocating
6854          * batches of pages, one task can end up with a lot
6855          * of pages of one half of the possible page colors
6856          * and the other with pages of the other colors.
6857          */
6858         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
6859
6860         return batch;
6861
6862 #else
6863         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
6864          * conditions.
6865          *
6866          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
6867          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
6868          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
6869          *
6870          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
6871          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
6872          * can be a significant delay between the individual batches being
6873          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
6874          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
6875          */
6876         return 0;
6877 #endif
6878 }
6879
6880 static int zone_highsize(struct zone *zone, int batch, int cpu_online)
6881 {
6882 #ifdef CONFIG_MMU
6883         int high;
6884         int nr_split_cpus;
6885         unsigned long total_pages;
6886
6887         if (!percpu_pagelist_high_fraction) {
6888                 /*
6889                  * By default, the high value of the pcp is based on the zone
6890                  * low watermark so that if they are full then background
6891                  * reclaim will not be started prematurely.
6892                  */
6893                 total_pages = low_wmark_pages(zone);
6894         } else {
6895                 /*
6896                  * If percpu_pagelist_high_fraction is configured, the high
6897                  * value is based on a fraction of the managed pages in the
6898                  * zone.
6899                  */
6900                 total_pages = zone_managed_pages(zone) / percpu_pagelist_high_fraction;
6901         }
6902
6903         /*
6904          * Split the high value across all online CPUs local to the zone. Note
6905          * that early in boot that CPUs may not be online yet and that during
6906          * CPU hotplug that the cpumask is not yet updated when a CPU is being
6907          * onlined. For memory nodes that have no CPUs, split pcp->high across
6908          * all online CPUs to mitigate the risk that reclaim is triggered
6909          * prematurely due to pages stored on pcp lists.
6910          */
6911         nr_split_cpus = cpumask_weight(cpumask_of_node(zone_to_nid(zone))) + cpu_online;
6912         if (!nr_split_cpus)
6913                 nr_split_cpus = num_online_cpus();
6914         high = total_pages / nr_split_cpus;
6915
6916         /*
6917          * Ensure high is at least batch*4. The multiple is based on the
6918          * historical relationship between high and batch.
6919          */
6920         high = max(high, batch << 2);
6921
6922         return high;
6923 #else
6924         return 0;
6925 #endif
6926 }
6927
6928 /*
6929  * pcp->high and pcp->batch values are related and generally batch is lower
6930  * than high. They are also related to pcp->count such that count is lower
6931  * than high, and as soon as it reaches high, the pcplist is flushed.
6932  *
6933  * However, guaranteeing these relations at all times would require e.g. write
6934  * barriers here but also careful usage of read barriers at the read side, and
6935  * thus be prone to error and bad for performance. Thus the update only prevents
6936  * store tearing. Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they
6937  * can cope with those fields changing asynchronously, and fully trust only the
6938  * pcp->count field on the local CPU with interrupts disabled.
6939  *
6940  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
6941  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
6942  * exist).
6943  */
6944 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
6945                 unsigned long batch)
6946 {
6947         WRITE_ONCE(pcp->batch, batch);
6948         WRITE_ONCE(pcp->high, high);
6949 }
6950
6951 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats)
6952 {
6953         int pindex;
6954
6955         memset(pcp, 0, sizeof(*pcp));
6956         memset(pzstats, 0, sizeof(*pzstats));
6957
6958         for (pindex = 0; pindex < NR_PCP_LISTS; pindex++)
6959                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[pindex]);
6960
6961         /*
6962          * Set batch and high values safe for a boot pageset. A true percpu
6963          * pageset's initialization will update them subsequently. Here we don't
6964          * need to be as careful as pageset_update() as nobody can access the
6965          * pageset yet.
6966          */
6967         pcp->high = BOOT_PAGESET_HIGH;
6968         pcp->batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
6969         pcp->free_factor = 0;
6970 }
6971
6972 static void __zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, unsigned long high,
6973                 unsigned long batch)
6974 {
6975         struct per_cpu_pages *pcp;
6976         int cpu;
6977
6978         for_each_possible_cpu(cpu) {
6979                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
6980                 pageset_update(pcp, high, batch);
6981         }
6982 }
6983
6984 /*
6985  * Calculate and set new high and batch values for all per-cpu pagesets of a
6986  * zone based on the zone's size.
6987  */
6988 static void zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, int cpu_online)
6989 {
6990         int new_high, new_batch;
6991
6992         new_batch = max(1, zone_batchsize(zone));
6993         new_high = zone_highsize(zone, new_batch, cpu_online);
6994
6995         if (zone->pageset_high == new_high &&
6996             zone->pageset_batch == new_batch)
6997                 return;
6998
6999         zone->pageset_high = new_high;
7000         zone->pageset_batch = new_batch;
7001
7002         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, new_high, new_batch);
7003 }
7004
7005 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
7006 {
7007         int cpu;
7008
7009         /* Size may be 0 on !SMP && !NUMA */
7010         if (sizeof(struct per_cpu_zonestat) > 0)
7011                 zone->per_cpu_zonestats = alloc_percpu(struct per_cpu_zonestat);
7012
7013         zone->per_cpu_pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pages);
7014         for_each_possible_cpu(cpu) {
7015                 struct per_cpu_pages *pcp;
7016                 struct per_cpu_zonestat *pzstats;
7017
7018                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7019                 pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
7020                 per_cpu_pages_init(pcp, pzstats);
7021         }
7022
7023         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
7024 }
7025
7026 /*
7027  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
7028  * Before this call only boot pagesets were available.
7029  */
7030 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
7031 {
7032         struct pglist_data *pgdat;
7033         struct zone *zone;
7034         int __maybe_unused cpu;
7035
7036         for_each_populated_zone(zone)
7037                 setup_zone_pageset(zone);
7038
7039 #ifdef CONFIG_NUMA
7040         /*
7041          * Unpopulated zones continue using the boot pagesets.
7042          * The numa stats for these pagesets need to be reset.
7043          * Otherwise, they will end up skewing the stats of
7044          * the nodes these zones are associated with.
7045          */
7046         for_each_possible_cpu(cpu) {
7047                 struct per_cpu_zonestat *pzstats = &per_cpu(boot_zonestats, cpu);
7048                 memset(pzstats->vm_numa_event, 0,
7049                        sizeof(pzstats->vm_numa_event));
7050         }
7051 #endif
7052
7053         for_each_online_pgdat(pgdat)
7054                 pgdat->per_cpu_nodestats =
7055                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7056 }
7057
7058 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
7059 {
7060         /*
7061          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
7062          * relies on the ability of the linker to provide the
7063          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
7064          */
7065         zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
7066         zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
7067         zone->pageset_high = BOOT_PAGESET_HIGH;
7068         zone->pageset_batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
7069
7070         if (populated_zone(zone))
7071                 pr_debug("  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n", zone->name,
7072                          zone->present_pages, zone_batchsize(zone));
7073 }
7074
7075 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
7076                                         unsigned long zone_start_pfn,
7077                                         unsigned long size)
7078 {
7079         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
7080         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
7081
7082         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
7083                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
7084
7085         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7086
7087         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
7088                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
7089                         pgdat->node_id,
7090                         (unsigned long)zone_idx(zone),
7091                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
7092
7093         zone_init_free_lists(zone);
7094         zone->initialized = 1;
7095 }
7096
7097 /**
7098  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
7099  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
7100  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
7101  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
7102  *
7103  * It returns the start and end page frame of a node based on information
7104  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
7105  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
7106  * PFNs will be 0.
7107  */
7108 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
7109                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
7110 {
7111         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
7112         int i;
7113
7114         *start_pfn = -1UL;
7115         *end_pfn = 0;
7116
7117         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
7118                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
7119                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
7120         }
7121
7122         if (*start_pfn == -1UL)
7123                 *start_pfn = 0;
7124 }
7125
7126 /*
7127  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
7128  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
7129  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
7130  */
7131 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
7132 {
7133         int zone_index;
7134         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
7135                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
7136                         continue;
7137
7138                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
7139                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
7140                         break;
7141         }
7142
7143         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
7144         movable_zone = zone_index;
7145 }
7146
7147 /*
7148  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
7149  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
7150  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
7151  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
7152  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
7153  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
7154  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
7155  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
7156  */
7157 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
7158                                         unsigned long zone_type,
7159                                         unsigned long node_start_pfn,
7160                                         unsigned long node_end_pfn,
7161                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7162                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7163 {
7164         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
7165         if (zone_movable_pfn[nid]) {
7166                 /* Size ZONE_MOVABLE */
7167                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
7168                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7169                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
7170                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
7171
7172                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
7173                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
7174                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
7175                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
7176                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7177
7178                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
7179                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
7180                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
7181         }
7182 }
7183
7184 /*
7185  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
7186  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
7187  */
7188 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
7189                                         unsigned long zone_type,
7190                                         unsigned long node_start_pfn,
7191                                         unsigned long node_end_pfn,
7192                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7193                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7194 {
7195         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7196         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7197         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7198         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7199                 return 0;
7200
7201         /* Get the start and end of the zone */
7202         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7203         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7204         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7205                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
7206                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7207
7208         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
7209         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
7210                 return 0;
7211
7212         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
7213         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
7214         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
7215
7216         /* Return the spanned pages */
7217         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
7218 }
7219
7220 /*
7221  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
7222  * then all holes in the requested range will be accounted for.
7223  */
7224 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
7225                                 unsigned long range_start_pfn,
7226                                 unsigned long range_end_pfn)
7227 {
7228         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
7229         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7230         int i;
7231
7232         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7233                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7234                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7235                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
7236         }
7237         return nr_absent;
7238 }
7239
7240 /**
7241  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
7242  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
7243  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
7244  *
7245  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
7246  */
7247 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
7248                                                         unsigned long end_pfn)
7249 {
7250         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
7251 }
7252
7253 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
7254 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
7255                                         unsigned long zone_type,
7256                                         unsigned long node_start_pfn,
7257                                         unsigned long node_end_pfn)
7258 {
7259         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7260         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7261         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7262         unsigned long nr_absent;
7263
7264         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7265         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7266                 return 0;
7267
7268         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7269         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7270
7271         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7272                         node_start_pfn, node_end_pfn,
7273                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
7274         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7275
7276         /*
7277          * ZONE_MOVABLE handling.
7278          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
7279          * and vice versa.
7280          */
7281         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
7282                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7283                 struct memblock_region *r;
7284
7285                 for_each_mem_region(r) {
7286                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
7287                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7288                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
7289                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7290
7291                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
7292                             memblock_is_mirror(r))
7293                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7294
7295                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
7296                             !memblock_is_mirror(r))
7297                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7298                 }
7299         }
7300
7301         return nr_absent;
7302 }
7303
7304 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
7305                                                 unsigned long node_start_pfn,
7306                                                 unsigned long node_end_pfn)
7307 {
7308         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
7309         enum zone_type i;
7310
7311         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7312                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7313                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7314                 unsigned long spanned, absent;
7315                 unsigned long size, real_size;
7316
7317                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7318                                                      node_start_pfn,
7319                                                      node_end_pfn,
7320                                                      &zone_start_pfn,
7321                                                      &zone_end_pfn);
7322                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7323                                                    node_start_pfn,
7324                                                    node_end_pfn);
7325
7326                 size = spanned;
7327                 real_size = size - absent;
7328
7329                 if (size)
7330                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7331                 else
7332                         zone->zone_start_pfn = 0;
7333                 zone->spanned_pages = size;
7334                 zone->present_pages = real_size;
7335 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
7336                 zone->present_early_pages = real_size;
7337 #endif
7338
7339                 totalpages += size;
7340                 realtotalpages += real_size;
7341         }
7342
7343         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
7344         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
7345         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
7346 }
7347
7348 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
7349 /*
7350  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
7351  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
7352  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
7353  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
7354  * bytes.
7355  */
7356 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
7357 {
7358         unsigned long usemapsize;
7359
7360         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
7361         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
7362         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
7363         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
7364         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
7365
7366         return usemapsize / 8;
7367 }
7368
7369 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
7370 {
7371         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
7372                                                zone->spanned_pages);
7373         zone->pageblock_flags = NULL;
7374         if (usemapsize) {
7375                 zone->pageblock_flags =
7376                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
7377                                             zone_to_nid(zone));
7378                 if (!zone->pageblock_flags)
7379                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
7380                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
7381         }
7382 }
7383 #else
7384 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
7385 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
7386
7387 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
7388
7389 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
7390 void __init set_pageblock_order(void)
7391 {
7392         unsigned int order;
7393
7394         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
7395         if (pageblock_order)
7396                 return;
7397
7398         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
7399                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
7400         else
7401                 order = MAX_ORDER - 1;
7402
7403         /*
7404          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
7405          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
7406          * powerpc.
7407          */
7408         pageblock_order = order;
7409 }
7410 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7411
7412 /*
7413  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
7414  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
7415  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
7416  * the kernel config
7417  */
7418 void __init set_pageblock_order(void)
7419 {
7420 }
7421
7422 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7423
7424 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
7425                                                 unsigned long present_pages)
7426 {
7427         unsigned long pages = spanned_pages;
7428
7429         /*
7430          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
7431          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
7432          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
7433          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
7434          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
7435          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
7436          */
7437         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
7438             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
7439                 pages = present_pages;
7440
7441         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
7442 }
7443
7444 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
7445 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
7446 {
7447         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
7448
7449         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
7450         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
7451         ds_queue->split_queue_len = 0;
7452 }
7453 #else
7454 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
7455 #endif
7456
7457 #ifdef CONFIG_COMPACTION
7458 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
7459 {
7460         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
7461 }
7462 #else
7463 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
7464 #endif
7465
7466 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
7467 {
7468         int i;
7469
7470         pgdat_resize_init(pgdat);
7471
7472         pgdat_init_split_queue(pgdat);
7473         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
7474
7475         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
7476         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7477
7478         for (i = 0; i < NR_VMSCAN_THROTTLE; i++)
7479                 init_waitqueue_head(&pgdat->reclaim_wait[i]);
7480
7481         pgdat_page_ext_init(pgdat);
7482         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
7483 }
7484
7485 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
7486                                                         unsigned long remaining_pages)
7487 {
7488         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
7489         zone_set_nid(zone, nid);
7490         zone->name = zone_names[idx];
7491         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
7492         spin_lock_init(&zone->lock);
7493         zone_seqlock_init(zone);
7494         zone_pcp_init(zone);
7495 }
7496
7497 /*
7498  * Set up the zone data structures
7499  * - init pgdat internals
7500  * - init all zones belonging to this node
7501  *
7502  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
7503  */
7504 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7505 void __ref free_area_init_core_hotplug(int nid)
7506 {
7507         enum zone_type z;
7508         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7509
7510         pgdat_init_internals(pgdat);
7511         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
7512                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
7513 }
7514 #endif
7515
7516 /*
7517  * Set up the zone data structures:
7518  *   - mark all pages reserved
7519  *   - mark all memory queues empty
7520  *   - clear the memory bitmaps
7521  *
7522  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
7523  * NOTE: this function is only called during early init.
7524  */
7525 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
7526 {
7527         enum zone_type j;
7528         int nid = pgdat->node_id;
7529
7530         pgdat_init_internals(pgdat);
7531         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
7532
7533         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7534                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7535                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
7536
7537                 size = zone->spanned_pages;
7538                 freesize = zone->present_pages;
7539
7540                 /*
7541                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
7542                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
7543                  * and per-cpu initialisations
7544                  */
7545                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
7546                 if (!is_highmem_idx(j)) {
7547                         if (freesize >= memmap_pages) {
7548                                 freesize -= memmap_pages;
7549                                 if (memmap_pages)
7550                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
7551                                                  zone_names[j], memmap_pages);
7552                         } else
7553                                 pr_warn("  %s zone: %lu memmap pages exceeds freesize %lu\n",
7554                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
7555                 }
7556
7557                 /* Account for reserved pages */
7558                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
7559                         freesize -= dma_reserve;
7560                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
7561                 }
7562
7563                 if (!is_highmem_idx(j))
7564                         nr_kernel_pages += freesize;
7565                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
7566                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
7567                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
7568                 nr_all_pages += freesize;
7569
7570                 /*
7571                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
7572                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
7573                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
7574                  */
7575                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
7576
7577                 if (!size)
7578                         continue;
7579
7580                 set_pageblock_order();
7581                 setup_usemap(zone);
7582                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
7583         }
7584 }
7585
7586 #ifdef CONFIG_FLATMEM
7587 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
7588 {
7589         unsigned long __maybe_unused start = 0;
7590         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
7591
7592         /* Skip empty nodes */
7593         if (!pgdat->node_spanned_pages)
7594                 return;
7595
7596         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
7597         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
7598         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
7599         if (!pgdat->node_mem_map) {
7600                 unsigned long size, end;
7601                 struct page *map;
7602
7603                 /*
7604                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
7605                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
7606                  * for the buddy allocator to function correctly.
7607                  */
7608                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
7609                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7610                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
7611                 map = memmap_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES, MEMBLOCK_LOW_LIMIT,
7612                                    pgdat->node_id, false);
7613                 if (!map)
7614                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
7615                               size, pgdat->node_id);
7616                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
7617         }
7618         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
7619                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
7620                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
7621 #ifndef CONFIG_NUMA
7622         /*
7623          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
7624          */
7625         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
7626                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
7627                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
7628                         mem_map -= offset;
7629         }
7630 #endif
7631 }
7632 #else
7633 static inline void alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
7634 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
7635
7636 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
7637 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
7638 {
7639         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
7640 }
7641 #else
7642 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
7643 #endif
7644
7645 static void __init free_area_init_node(int nid)
7646 {
7647         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7648         unsigned long start_pfn = 0;
7649         unsigned long end_pfn = 0;
7650
7651         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
7652         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7653
7654         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
7655
7656         pgdat->node_id = nid;
7657         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
7658         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
7659
7660         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7661                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7662                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
7663         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
7664
7665         alloc_node_mem_map(pgdat);
7666         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
7667
7668         free_area_init_core(pgdat);
7669 }
7670
7671 void __init free_area_init_memoryless_node(int nid)
7672 {
7673         free_area_init_node(nid);
7674 }
7675
7676 #if MAX_NUMNODES > 1
7677 /*
7678  * Figure out the number of possible node ids.
7679  */
7680 void __init setup_nr_node_ids(void)
7681 {
7682         unsigned int highest;
7683
7684         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
7685         nr_node_ids = highest + 1;
7686 }
7687 #endif
7688
7689 /**
7690  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
7691  *
7692  * This function should be called after node map is populated and sorted.
7693  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
7694  * all the nodes.
7695  *
7696  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
7697  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
7698  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
7699  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
7700  *
7701  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
7702  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
7703  * populated node map.
7704  *
7705  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
7706  * requirement (single node).
7707  */
7708 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
7709 {
7710         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
7711         unsigned long start, end, mask;
7712         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
7713         int i, nid;
7714
7715         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
7716                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
7717                         last_nid = nid;
7718                         last_end = end;
7719                         continue;
7720                 }
7721
7722                 /*
7723                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
7724                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
7725                  * too coarse to separate the current node from the last.
7726                  */
7727                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
7728                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
7729                         mask <<= 1;
7730
7731                 /* accumulate all internode masks */
7732                 accl_mask |= mask;
7733         }
7734
7735         /* convert mask to number of pages */
7736         return ~accl_mask + 1;
7737 }
7738
7739 /**
7740  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
7741  *
7742  * Return: the minimum PFN based on information provided via
7743  * memblock_set_node().
7744  */
7745 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
7746 {
7747         return PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
7748 }
7749
7750 /*
7751  * early_calculate_totalpages()
7752  * Sum pages in active regions for movable zone.
7753  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
7754  */
7755 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
7756 {
7757         unsigned long totalpages = 0;
7758         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7759         int i, nid;
7760
7761         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7762                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
7763
7764                 totalpages += pages;
7765                 if (pages)
7766                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7767         }
7768         return totalpages;
7769 }
7770
7771 /*
7772  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
7773  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
7774  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
7775  * others
7776  */
7777 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
7778 {
7779         int i, nid;
7780         unsigned long usable_startpfn;
7781         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
7782         /* save the state before borrow the nodemask */
7783         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
7784         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
7785         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
7786         struct memblock_region *r;
7787
7788         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
7789         find_usable_zone_for_movable();
7790
7791         /*
7792          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
7793          * options.
7794          */
7795         if (movable_node_is_enabled()) {
7796                 for_each_mem_region(r) {
7797                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
7798                                 continue;
7799
7800                         nid = memblock_get_region_node(r);
7801
7802                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
7803                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7804                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7805                                 usable_startpfn;
7806                 }
7807
7808                 goto out2;
7809         }
7810
7811         /*
7812          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
7813          */
7814         if (mirrored_kernelcore) {
7815                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
7816
7817                 for_each_mem_region(r) {
7818                         if (memblock_is_mirror(r))
7819                                 continue;
7820
7821                         nid = memblock_get_region_node(r);
7822
7823                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
7824
7825                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
7826                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
7827                                 continue;
7828                         }
7829
7830                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7831                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7832                                 usable_startpfn;
7833                 }
7834
7835                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7836                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
7837
7838                 goto out2;
7839         }
7840
7841         /*
7842          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7843          * amount of necessary memory.
7844          */
7845         if (required_kernelcore_percent)
7846                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7847                                        10000UL;
7848         if (required_movablecore_percent)
7849                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7850                                         10000UL;
7851
7852         /*
7853          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7854          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7855          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7856          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7857          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7858          * what movablecore would have allowed.
7859          */
7860         if (required_movablecore) {
7861                 unsigned long corepages;
7862
7863                 /*
7864                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7865                  * was requested by the user
7866                  */
7867                 required_movablecore =
7868                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7869                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7870                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7871
7872                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7873         }
7874
7875         /*
7876          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7877          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7878          */
7879         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7880                 goto out;
7881
7882         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7883         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7884
7885 restart:
7886         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7887         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7888         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7889                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7890
7891                 /*
7892                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7893                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7894                  * amount of memory for the kernel
7895                  */
7896                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7897                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7898
7899                 /*
7900                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7901                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7902                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7903                  */
7904                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7905
7906                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7907                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7908                         unsigned long size_pages;
7909
7910                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7911                         if (start_pfn >= end_pfn)
7912                                 continue;
7913
7914                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7915                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7916                                 unsigned long kernel_pages;
7917                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7918                                                                 - start_pfn;
7919
7920                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7921                                                         kernelcore_remaining);
7922                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7923                                                         required_kernelcore);
7924
7925                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7926                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7927
7928                                         /*
7929                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7930                                          * that if we have to rebalance
7931                                          * kernelcore across nodes, we will
7932                                          * not double account here
7933                                          */
7934                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7935                                         continue;
7936                                 }
7937                                 start_pfn = usable_startpfn;
7938                         }
7939
7940                         /*
7941                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7942                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7943                          * number of pages used as kernelcore
7944                          */
7945                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7946                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7947                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7948                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7949
7950                         /*
7951                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7952                          * break if the kernelcore for this node has been
7953                          * satisfied
7954                          */
7955                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7956                                                                 size_pages);
7957                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7958                         if (!kernelcore_remaining)
7959                                 break;
7960                 }
7961         }
7962
7963         /*
7964          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7965          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7966          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7967          * satisfied
7968          */
7969         usable_nodes--;
7970         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7971                 goto restart;
7972
7973 out2:
7974         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7975         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
7976                 zone_movable_pfn[nid] =
7977                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
7978
7979 out:
7980         /* restore the node_state */
7981         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
7982 }
7983
7984 /* Any regular or high memory on that node ? */
7985 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
7986 {
7987         enum zone_type zone_type;
7988
7989         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
7990                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
7991                 if (populated_zone(zone)) {
7992                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
7993                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
7994                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
7995                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
7996                         break;
7997                 }
7998         }
7999 }
8000
8001 /*
8002  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
8003  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
8004  */
8005 bool __weak arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
8006 {
8007         return false;
8008 }
8009
8010 /**
8011  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
8012  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
8013  *
8014  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
8015  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
8016  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
8017  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
8018  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
8019  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
8020  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
8021  * at arch_max_dma_pfn.
8022  */
8023 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
8024 {
8025         unsigned long start_pfn, end_pfn;
8026         int i, nid, zone;
8027         bool descending;
8028
8029         /* Record where the zone boundaries are */
8030         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
8031                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
8032         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
8033                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
8034
8035         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
8036         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
8037
8038         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8039                 if (descending)
8040                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
8041                 else
8042                         zone = i;
8043
8044                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
8045                         continue;
8046
8047                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
8048                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
8049                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
8050
8051                 start_pfn = end_pfn;
8052         }
8053
8054         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8055         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
8056         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
8057
8058         /* Print out the zone ranges */
8059         pr_info("Zone ranges:\n");
8060         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8061                 if (i == ZONE_MOVABLE)
8062                         continue;
8063                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
8064                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
8065                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
8066                         pr_cont("empty\n");
8067                 else
8068                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
8069                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
8070                                         << PAGE_SHIFT,
8071                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
8072                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
8073         }
8074
8075         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8076         pr_info("Movable zone start for each node\n");
8077         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
8078                 if (zone_movable_pfn[i])
8079                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
8080                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
8081         }
8082
8083         /*
8084          * Print out the early node map, and initialize the
8085          * subsection-map relative to active online memory ranges to
8086          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
8087          */
8088         pr_info("Early memory node ranges\n");
8089         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
8090                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
8091                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
8092                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
8093                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
8094         }
8095
8096         /* Initialise every node */
8097         mminit_verify_pageflags_layout();
8098         setup_nr_node_ids();
8099         for_each_online_node(nid) {
8100                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
8101                 free_area_init_node(nid);
8102
8103                 /* Any memory on that node */
8104                 if (pgdat->node_present_pages)
8105                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
8106                 check_for_memory(pgdat, nid);
8107         }
8108
8109         memmap_init();
8110 }
8111
8112 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
8113                                      unsigned long *percent)
8114 {
8115         unsigned long long coremem;
8116         char *endptr;
8117
8118         if (!p)
8119                 return -EINVAL;
8120
8121         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
8122         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
8123         if (*endptr == '%') {
8124                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
8125                 WARN_ON(coremem > 100);
8126
8127                 *percent = coremem;
8128         } else {
8129                 coremem = memparse(p, &p);
8130                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
8131                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
8132
8133                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
8134                 *percent = 0UL;
8135         }
8136         return 0;
8137 }
8138
8139 /*
8140  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8141  * cannot be reclaimed or migrated.
8142  */
8143 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
8144 {
8145         /* parse kernelcore=mirror */
8146         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
8147                 mirrored_kernelcore = true;
8148                 return 0;
8149         }
8150
8151         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
8152                                   &required_kernelcore_percent);
8153 }
8154
8155 /*
8156  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8157  * can be reclaimed or migrated.
8158  */
8159 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
8160 {
8161         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
8162                                   &required_movablecore_percent);
8163 }
8164
8165 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
8166 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
8167
8168 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
8169 {
8170         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
8171         totalram_pages_add(count);
8172 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
8173         if (PageHighMem(page))
8174                 totalhigh_pages_add(count);
8175 #endif
8176 }
8177 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
8178
8179 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
8180 {
8181         void *pos;
8182         unsigned long pages = 0;
8183
8184         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
8185         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
8186         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
8187                 struct page *page = virt_to_page(pos);
8188                 void *direct_map_addr;
8189
8190                 /*
8191                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
8192                  * because some architectures' virt_to_page()
8193                  * work with aliases.  Getting the direct map
8194                  * address ensures that we get a _writeable_
8195                  * alias for the memset().
8196                  */
8197                 direct_map_addr = page_address(page);
8198                 /*
8199                  * Perform a kasan-unchecked memset() since this memory
8200                  * has not been initialized.
8201                  */
8202                 direct_map_addr = kasan_reset_tag(direct_map_addr);
8203                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
8204                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
8205
8206                 free_reserved_page(page);
8207         }
8208
8209         if (pages && s)
8210                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n", s, K(pages));
8211
8212         return pages;
8213 }
8214
8215 void __init mem_init_print_info(void)
8216 {
8217         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
8218         unsigned long init_code_size, init_data_size;
8219
8220         physpages = get_num_physpages();
8221         codesize = _etext - _stext;
8222         datasize = _edata - _sdata;
8223         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
8224         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
8225         init_data_size = __init_end - __init_begin;
8226         init_code_size = _einittext - _sinittext;
8227
8228         /*
8229          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
8230          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
8231          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
8232          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
8233          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
8234          */
8235 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
8236         do { \
8237                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
8238                         size -= adj; \
8239         } while (0)
8240
8241         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
8242                      _sinittext, init_code_size);
8243         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
8244         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
8245         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
8246         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
8247
8248 #undef  adj_init_size
8249
8250         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
8251 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8252                 ", %luK highmem"
8253 #endif
8254                 ")\n",
8255                 K(nr_free_pages()), K(physpages),
8256                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
8257                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
8258                 K(physpages - totalram_pages() - totalcma_pages),
8259                 K(totalcma_pages)
8260 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8261                 , K(totalhigh_pages())
8262 #endif
8263                 );
8264 }
8265
8266 /**
8267  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
8268  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
8269  *
8270  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
8271  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
8272  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
8273  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
8274  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
8275  * smaller per-cpu batchsize.
8276  */
8277 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
8278 {
8279         dma_reserve = new_dma_reserve;
8280 }
8281
8282 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
8283 {
8284         struct zone *zone;
8285
8286         lru_add_drain_cpu(cpu);
8287         drain_pages(cpu);
8288
8289         /*
8290          * Spill the event counters of the dead processor
8291          * into the current processors event counters.
8292          * This artificially elevates the count of the current
8293          * processor.
8294          */
8295         vm_events_fold_cpu(cpu);
8296
8297         /*
8298          * Zero the differential counters of the dead processor
8299          * so that the vm statistics are consistent.
8300          *
8301          * This is only okay since the processor is dead and cannot
8302          * race with what we are doing.
8303          */
8304         cpu_vm_stats_fold(cpu);
8305
8306         for_each_populated_zone(zone)
8307                 zone_pcp_update(zone, 0);
8308
8309         return 0;
8310 }
8311
8312 static int page_alloc_cpu_online(unsigned int cpu)
8313 {
8314         struct zone *zone;
8315
8316         for_each_populated_zone(zone)
8317                 zone_pcp_update(zone, 1);
8318         return 0;
8319 }
8320
8321 #ifdef CONFIG_NUMA
8322 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
8323
8324 static int __init set_hashdist(char *str)
8325 {
8326         if (!str)
8327                 return 0;
8328         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
8329         return 1;
8330 }
8331 __setup("hashdist=", set_hashdist);
8332 #endif
8333
8334 void __init page_alloc_init(void)
8335 {
8336         int ret;
8337
8338 #ifdef CONFIG_NUMA
8339         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
8340                 hashdist = 0;
8341 #endif
8342
8343         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC,
8344                                         "mm/page_alloc:pcp",
8345                                         page_alloc_cpu_online,
8346                                         page_alloc_cpu_dead);
8347         WARN_ON(ret < 0);
8348 }
8349
8350 /*
8351  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
8352  *      or min_free_kbytes changes.
8353  */
8354 static void calculate_totalreserve_pages(void)
8355 {
8356         struct pglist_data *pgdat;
8357         unsigned long reserve_pages = 0;
8358         enum zone_type i, j;
8359
8360         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8361
8362                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
8363
8364                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8365                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
8366                         long max = 0;
8367                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
8368
8369                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
8370                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8371                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
8372                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
8373                         }
8374
8375                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
8376                         max += high_wmark_pages(zone);
8377
8378                         if (max > managed_pages)
8379                                 max = managed_pages;
8380
8381                         pgdat->totalreserve_pages += max;
8382
8383                         reserve_pages += max;
8384                 }
8385         }
8386         totalreserve_pages = reserve_pages;
8387 }
8388
8389 /*
8390  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
8391  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
8392  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
8393  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
8394  */
8395 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
8396 {
8397         struct pglist_data *pgdat;
8398         enum zone_type i, j;
8399
8400         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8401                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES - 1; i++) {
8402                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[i];
8403                         int ratio = sysctl_lowmem_reserve_ratio[i];
8404                         bool clear = !ratio || !zone_managed_pages(zone);
8405                         unsigned long managed_pages = 0;
8406
8407                         for (j = i + 1; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8408                                 struct zone *upper_zone = &pgdat->node_zones[j];
8409
8410                                 managed_pages += zone_managed_pages(upper_zone);
8411
8412                                 if (clear)
8413                                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
8414                                 else
8415                                         zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages / ratio;
8416                         }
8417                 }
8418         }
8419
8420         /* update totalreserve_pages */
8421         calculate_totalreserve_pages();
8422 }
8423
8424 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
8425 {
8426         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
8427         unsigned long lowmem_pages = 0;
8428         struct zone *zone;
8429         unsigned long flags;
8430
8431         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
8432         for_each_zone(zone) {
8433                 if (!is_highmem(zone))
8434                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
8435         }
8436
8437         for_each_zone(zone) {
8438                 u64 tmp;
8439
8440                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8441                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
8442                 do_div(tmp, lowmem_pages);
8443                 if (is_highmem(zone)) {
8444                         /*
8445                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
8446                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
8447                          * value here.
8448                          *
8449                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
8450                          * deltas control async page reclaim, and so should
8451                          * not be capped for highmem.
8452                          */
8453                         unsigned long min_pages;
8454
8455                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
8456                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
8457                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
8458                 } else {
8459                         /*
8460                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
8461                          * proportionate to the zone's size.
8462                          */
8463                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
8464                 }
8465
8466                 /*
8467                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
8468                  * scale factor in proportion to available memory, but
8469                  * ensure a minimum size on small systems.
8470                  */
8471                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
8472                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
8473                                       watermark_scale_factor, 10000));
8474
8475                 zone->watermark_boost = 0;
8476                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
8477                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
8478
8479                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8480         }
8481
8482         /* update totalreserve_pages */
8483         calculate_totalreserve_pages();
8484 }
8485
8486 /**
8487  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
8488  * or when memory is hot-{added|removed}
8489  *
8490  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
8491  * correctly with respect to min_free_kbytes.
8492  */
8493 void setup_per_zone_wmarks(void)
8494 {
8495         struct zone *zone;
8496         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
8497
8498         spin_lock(&lock);
8499         __setup_per_zone_wmarks();
8500         spin_unlock(&lock);
8501
8502         /*
8503          * The watermark size have changed so update the pcpu batch
8504          * and high limits or the limits may be inappropriate.
8505          */
8506         for_each_zone(zone)
8507                 zone_pcp_update(zone, 0);
8508 }
8509
8510 /*
8511  * Initialise min_free_kbytes.
8512  *
8513  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
8514  * we want it large (256MB max).  But it is not linear, because network
8515  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
8516  *
8517  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
8518  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
8519  *
8520  * which yields
8521  *
8522  * 16MB:        512k
8523  * 32MB:        724k
8524  * 64MB:        1024k
8525  * 128MB:       1448k
8526  * 256MB:       2048k
8527  * 512MB:       2896k
8528  * 1024MB:      4096k
8529  * 2048MB:      5792k
8530  * 4096MB:      8192k
8531  * 8192MB:      11584k
8532  * 16384MB:     16384k
8533  */
8534 void calculate_min_free_kbytes(void)
8535 {
8536         unsigned long lowmem_kbytes;
8537         int new_min_free_kbytes;
8538
8539         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
8540         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
8541
8542         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes)
8543                 min_free_kbytes = clamp(new_min_free_kbytes, 128, 262144);
8544         else
8545                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
8546                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
8547
8548 }
8549
8550 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
8551 {
8552         calculate_min_free_kbytes();
8553         setup_per_zone_wmarks();
8554         refresh_zone_stat_thresholds();
8555         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8556
8557 #ifdef CONFIG_NUMA
8558         setup_min_unmapped_ratio();
8559         setup_min_slab_ratio();
8560 #endif
8561
8562         khugepaged_min_free_kbytes_update();
8563
8564         return 0;
8565 }
8566 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
8567
8568 /*
8569  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
8570  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
8571  *      changes.
8572  */
8573 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8574                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8575 {
8576         int rc;
8577
8578         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8579         if (rc)
8580                 return rc;
8581
8582         if (write) {
8583                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
8584                 setup_per_zone_wmarks();
8585         }
8586         return 0;
8587 }
8588
8589 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8590                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8591 {
8592         int rc;
8593
8594         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8595         if (rc)
8596                 return rc;
8597
8598         if (write)
8599                 setup_per_zone_wmarks();
8600
8601         return 0;
8602 }
8603
8604 #ifdef CONFIG_NUMA
8605 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
8606 {
8607         pg_data_t *pgdat;
8608         struct zone *zone;
8609
8610         for_each_online_pgdat(pgdat)
8611                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
8612
8613         for_each_zone(zone)
8614                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8615                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
8616 }
8617
8618
8619 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8620                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8621 {
8622         int rc;
8623
8624         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8625         if (rc)
8626                 return rc;
8627
8628         setup_min_unmapped_ratio();
8629
8630         return 0;
8631 }
8632
8633 static void setup_min_slab_ratio(void)
8634 {
8635         pg_data_t *pgdat;
8636         struct zone *zone;
8637
8638         for_each_online_pgdat(pgdat)
8639                 pgdat->min_slab_pages = 0;
8640
8641         for_each_zone(zone)
8642                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8643                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
8644 }
8645
8646 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8647                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8648 {
8649         int rc;
8650
8651         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8652         if (rc)
8653                 return rc;
8654
8655         setup_min_slab_ratio();
8656
8657         return 0;
8658 }
8659 #endif
8660
8661 /*
8662  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
8663  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
8664  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
8665  *
8666  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
8667  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
8668  * if in function of the boot time zone sizes.
8669  */
8670 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8671                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8672 {
8673         int i;
8674
8675         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8676
8677         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8678                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] < 1)
8679                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] = 0;
8680         }
8681
8682         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8683         return 0;
8684 }
8685
8686 /*
8687  * percpu_pagelist_high_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
8688  * cpu. It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
8689  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
8690  */
8691 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table,
8692                 int write, void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8693 {
8694         struct zone *zone;
8695         int old_percpu_pagelist_high_fraction;
8696         int ret;
8697
8698         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8699         old_percpu_pagelist_high_fraction = percpu_pagelist_high_fraction;
8700
8701         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8702         if (!write || ret < 0)
8703                 goto out;
8704
8705         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
8706         if (percpu_pagelist_high_fraction &&
8707             percpu_pagelist_high_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION) {
8708                 percpu_pagelist_high_fraction = old_percpu_pagelist_high_fraction;
8709                 ret = -EINVAL;
8710                 goto out;
8711         }
8712
8713         /* No change? */
8714         if (percpu_pagelist_high_fraction == old_percpu_pagelist_high_fraction)
8715                 goto out;
8716
8717         for_each_populated_zone(zone)
8718                 zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
8719 out:
8720         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8721         return ret;
8722 }
8723
8724 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
8725 /*
8726  * Returns the number of pages that arch has reserved but
8727  * is not known to alloc_large_system_hash().
8728  */
8729 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
8730 {
8731         return 0;
8732 }
8733 #endif
8734
8735 /*
8736  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
8737  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
8738  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
8739  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
8740  * only doubles, instead of quadrupling as well.
8741  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
8742  * makes sense, it is disabled on such platforms.
8743  */
8744 #if __BITS_PER_LONG > 32
8745 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
8746 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
8747 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
8748 #endif
8749
8750 /*
8751  * allocate a large system hash table from bootmem
8752  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
8753  *   quantity of entries
8754  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
8755  */
8756 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
8757                                      unsigned long bucketsize,
8758                                      unsigned long numentries,
8759                                      int scale,
8760                                      int flags,
8761                                      unsigned int *_hash_shift,
8762                                      unsigned int *_hash_mask,
8763                                      unsigned long low_limit,
8764                                      unsigned long high_limit)
8765 {
8766         unsigned long long max = high_limit;
8767         unsigned long log2qty, size;
8768         void *table = NULL;
8769         gfp_t gfp_flags;
8770         bool virt;
8771         bool huge;
8772
8773         /* allow the kernel cmdline to have a say */
8774         if (!numentries) {
8775                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
8776                 numentries = nr_kernel_pages;
8777                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
8778
8779                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
8780                 if (PAGE_SHIFT < 20)
8781                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
8782
8783 #if __BITS_PER_LONG > 32
8784                 if (!high_limit) {
8785                         unsigned long adapt;
8786
8787                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
8788                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
8789                                 scale++;
8790                 }
8791 #endif
8792
8793                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
8794                 if (scale > PAGE_SHIFT)
8795                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
8796                 else
8797                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
8798
8799                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
8800                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
8801                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
8802                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
8803                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
8804                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
8805                                 BUG_ON(!numentries);
8806                         }
8807                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
8808                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
8809         }
8810         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
8811
8812         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
8813         if (max == 0) {
8814                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
8815                 do_div(max, bucketsize);
8816         }
8817         max = min(max, 0x80000000ULL);
8818
8819         if (numentries < low_limit)
8820                 numentries = low_limit;
8821         if (numentries > max)
8822                 numentries = max;
8823
8824         log2qty = ilog2(numentries);
8825
8826         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
8827         do {
8828                 virt = false;
8829                 size = bucketsize << log2qty;
8830                 if (flags & HASH_EARLY) {
8831                         if (flags & HASH_ZERO)
8832                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
8833                         else
8834                                 table = memblock_alloc_raw(size,
8835                                                            SMP_CACHE_BYTES);
8836                 } else if (get_order(size) >= MAX_ORDER || hashdist) {
8837                         table = __vmalloc(size, gfp_flags);
8838                         virt = true;
8839                         if (table)
8840                                 huge = is_vm_area_hugepages(table);
8841                 } else {
8842                         /*
8843                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
8844                          * some pages at the end of hash table which
8845                          * alloc_pages_exact() automatically does
8846                          */
8847                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
8848                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
8849                 }
8850         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
8851
8852         if (!table)
8853                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
8854
8855         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
8856                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
8857                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
8858
8859         if (_hash_shift)
8860                 *_hash_shift = log2qty;
8861         if (_hash_mask)
8862                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8863
8864         return table;
8865 }
8866
8867 /*
8868  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8869  *
8870  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8871  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8872  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8873  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8874  *
8875  * Returns a page without holding a reference. If the caller wants to
8876  * dereference that page (e.g., dumping), it has to make sure that it
8877  * cannot get removed (e.g., via memory unplug) concurrently.
8878  *
8879  */
8880 struct page *has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page,
8881                                  int migratetype, int flags)
8882 {
8883         unsigned long iter = 0;
8884         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8885         unsigned long offset = pfn % pageblock_nr_pages;
8886
8887         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8888                 /*
8889                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8890                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8891                  * so consider them movable here.
8892                  */
8893                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8894                         return NULL;
8895
8896                 return page;
8897         }
8898
8899         for (; iter < pageblock_nr_pages - offset; iter++) {
8900                 page = pfn_to_page(pfn + iter);
8901
8902                 /*
8903                  * Both, bootmem allocations and memory holes are marked
8904                  * PG_reserved and are unmovable. We can even have unmovable
8905                  * allocations inside ZONE_MOVABLE, for example when
8906                  * specifying "movablecore".
8907                  */
8908                 if (PageReserved(page))
8909                         return page;
8910
8911                 /*
8912                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8913                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8914                  * is movable.
8915                  */
8916                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8917                         continue;
8918
8919                 /*
8920                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
8921                  * THPs are on the LRU, but need to be counted as #small pages.
8922                  * We need not scan over tail pages because we don't
8923                  * handle each tail page individually in migration.
8924                  */
8925                 if (PageHuge(page) || PageTransCompound(page)) {
8926                         struct page *head = compound_head(page);
8927                         unsigned int skip_pages;
8928
8929                         if (PageHuge(page)) {
8930                                 if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
8931                                         return page;
8932                         } else if (!PageLRU(head) && !__PageMovable(head)) {
8933                                 return page;
8934                         }
8935
8936                         skip_pages = compound_nr(head) - (page - head);
8937                         iter += skip_pages - 1;
8938                         continue;
8939                 }
8940
8941                 /*
8942                  * We can't use page_count without pin a page
8943                  * because another CPU can free compound page.
8944                  * This check already skips compound tails of THP
8945                  * because their page->_refcount is zero at all time.
8946                  */
8947                 if (!page_ref_count(page)) {
8948                         if (PageBuddy(page))
8949                                 iter += (1 << buddy_order(page)) - 1;
8950                         continue;
8951                 }
8952
8953                 /*
8954                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8955                  * page_count() is not 0.
8956                  */
8957                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageHWPoison(page))
8958                         continue;
8959
8960                 /*
8961                  * We treat all PageOffline() pages as movable when offlining
8962                  * to give drivers a chance to decrement their reference count
8963                  * in MEM_GOING_OFFLINE in order to indicate that these pages
8964                  * can be offlined as there are no direct references anymore.
8965                  * For actually unmovable PageOffline() where the driver does
8966                  * not support this, we will fail later when trying to actually
8967                  * move these pages that still have a reference count > 0.
8968                  * (false negatives in this function only)
8969                  */
8970                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageOffline(page))
8971                         continue;
8972
8973                 if (__PageMovable(page) || PageLRU(page))
8974                         continue;
8975
8976                 /*
8977                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
8978                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
8979                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
8980                  */
8981                 return page;
8982         }
8983         return NULL;
8984 }
8985
8986 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
8987 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
8988 {
8989         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8990                              pageblock_nr_pages) - 1);
8991 }
8992
8993 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
8994 {
8995         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8996                                 pageblock_nr_pages));
8997 }
8998
8999 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG) || \
9000         (defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG_CORE) && defined(DYNAMIC_DEBUG_MODULE))
9001 /* Usage: See admin-guide/dynamic-debug-howto.rst */
9002 static void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9003 {
9004         DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, "migrate failure");
9005
9006         if (DYNAMIC_DEBUG_BRANCH(descriptor)) {
9007                 struct page *page;
9008
9009                 dump_stack();
9010                 list_for_each_entry(page, page_list, lru)
9011                         dump_page(page, "migration failure");
9012         }
9013 }
9014 #else
9015 static inline void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9016 {
9017 }
9018 #endif
9019
9020 /* [start, end) must belong to a single zone. */
9021 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
9022                                         unsigned long start, unsigned long end)
9023 {
9024         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
9025         unsigned int nr_reclaimed;
9026         unsigned long pfn = start;
9027         unsigned int tries = 0;
9028         int ret = 0;
9029         struct migration_target_control mtc = {
9030                 .nid = zone_to_nid(cc->zone),
9031                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
9032         };
9033
9034         lru_cache_disable();
9035
9036         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
9037                 if (fatal_signal_pending(current)) {
9038                         ret = -EINTR;
9039                         break;
9040                 }
9041
9042                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
9043                         cc->nr_migratepages = 0;
9044                         ret = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
9045                         if (ret && ret != -EAGAIN)
9046                                 break;
9047                         pfn = cc->migrate_pfn;
9048                         tries = 0;
9049                 } else if (++tries == 5) {
9050                         ret = -EBUSY;
9051                         break;
9052                 }
9053
9054                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
9055                                                         &cc->migratepages);
9056                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
9057
9058                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migration_target,
9059                         NULL, (unsigned long)&mtc, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE, NULL);
9060
9061                 /*
9062                  * On -ENOMEM, migrate_pages() bails out right away. It is pointless
9063                  * to retry again over this error, so do the same here.
9064                  */
9065                 if (ret == -ENOMEM)
9066                         break;
9067         }
9068
9069         lru_cache_enable();
9070         if (ret < 0) {
9071                 if (ret == -EBUSY)
9072                         alloc_contig_dump_pages(&cc->migratepages);
9073                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
9074                 return ret;
9075         }
9076         return 0;
9077 }
9078
9079 /**
9080  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
9081  * @start:      start PFN to allocate
9082  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
9083  * @migratetype:        migratetype of the underlying pageblocks (either
9084  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
9085  *                      in range must have the same migratetype and it must
9086  *                      be either of the two.
9087  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
9088  *
9089  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
9090  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
9091  *
9092  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
9093  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
9094  * be modified by others.
9095  *
9096  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
9097  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
9098  * need to be freed with free_contig_range().
9099  */
9100 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
9101                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
9102 {
9103         unsigned long outer_start, outer_end;
9104         unsigned int order;
9105         int ret = 0;
9106
9107         struct compact_control cc = {
9108                 .nr_migratepages = 0,
9109                 .order = -1,
9110                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
9111                 .mode = MIGRATE_SYNC,
9112                 .ignore_skip_hint = true,
9113                 .no_set_skip_hint = true,
9114                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
9115                 .alloc_contig = true,
9116         };
9117         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
9118
9119         /*
9120          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
9121          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
9122          * have different sizes, and due to the way page allocator
9123          * work, we align the range to biggest of the two pages so
9124          * that page allocator won't try to merge buddies from
9125          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
9126          * other migration type.
9127          *
9128          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
9129          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
9130          * we are interested in).  This will put all the pages in
9131          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
9132          *
9133          * When this is done, we take the pages in range from page
9134          * allocator removing them from the buddy system.  This way
9135          * page allocator will never consider using them.
9136          *
9137          * This lets us mark the pageblocks back as
9138          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
9139          * aligned range but not in the unaligned, original range are
9140          * put back to page allocator so that buddy can use them.
9141          */
9142
9143         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
9144                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
9145         if (ret)
9146                 return ret;
9147
9148         drain_all_pages(cc.zone);
9149
9150         /*
9151          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
9152          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
9153          * which will report the busy page.
9154          *
9155          * It is possible that busy pages could become available before
9156          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
9157          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
9158          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
9159          */
9160         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
9161         if (ret && ret != -EBUSY)
9162                 goto done;
9163         ret = 0;
9164
9165         /*
9166          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
9167          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
9168          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
9169          * What we are going to do is to allocate all pages from
9170          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
9171          *
9172          * The only problem is that pages at the beginning and at the
9173          * end of interesting range may be not aligned with pages that
9174          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
9175          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
9176          * once this is done free the pages we are not interested in.
9177          *
9178          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
9179          * isolated thus they won't get removed from buddy.
9180          */
9181
9182         order = 0;
9183         outer_start = start;
9184         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
9185                 if (++order >= MAX_ORDER) {
9186                         outer_start = start;
9187                         break;
9188                 }
9189                 outer_start &= ~0UL << order;
9190         }
9191
9192         if (outer_start != start) {
9193                 order = buddy_order(pfn_to_page(outer_start));
9194
9195                 /*
9196                  * outer_start page could be small order buddy page and
9197                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
9198                  * in this case to report failed page properly
9199                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
9200                  */
9201                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
9202                         outer_start = start;
9203         }
9204
9205         /* Make sure the range is really isolated. */
9206         if (test_pages_isolated(outer_start, end, 0)) {
9207                 ret = -EBUSY;
9208                 goto done;
9209         }
9210
9211         /* Grab isolated pages from freelists. */
9212         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
9213         if (!outer_end) {
9214                 ret = -EBUSY;
9215                 goto done;
9216         }
9217
9218         /* Free head and tail (if any) */
9219         if (start != outer_start)
9220                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
9221         if (end != outer_end)
9222                 free_contig_range(end, outer_end - end);
9223
9224 done:
9225         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
9226                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
9227         return ret;
9228 }
9229 EXPORT_SYMBOL(alloc_contig_range);
9230
9231 static int __alloc_contig_pages(unsigned long start_pfn,
9232                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
9233 {
9234         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9235
9236         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
9237                                   gfp_mask);
9238 }
9239
9240 static bool pfn_range_valid_contig(struct zone *z, unsigned long start_pfn,
9241                                    unsigned long nr_pages)
9242 {
9243         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9244         struct page *page;
9245
9246         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
9247                 page = pfn_to_online_page(i);
9248                 if (!page)
9249                         return false;
9250
9251                 if (page_zone(page) != z)
9252                         return false;
9253
9254                 if (PageReserved(page))
9255                         return false;
9256         }
9257         return true;
9258 }
9259
9260 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
9261                                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
9262 {
9263         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
9264
9265         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
9266 }
9267
9268 /**
9269  * alloc_contig_pages() -- tries to find and allocate contiguous range of pages
9270  * @nr_pages:   Number of contiguous pages to allocate
9271  * @gfp_mask:   GFP mask to limit search and used during compaction
9272  * @nid:        Target node
9273  * @nodemask:   Mask for other possible nodes
9274  *
9275  * This routine is a wrapper around alloc_contig_range(). It scans over zones
9276  * on an applicable zonelist to find a contiguous pfn range which can then be
9277  * tried for allocation with alloc_contig_range(). This routine is intended
9278  * for allocation requests which can not be fulfilled with the buddy allocator.
9279  *
9280  * The allocated memory is always aligned to a page boundary. If nr_pages is a
9281  * power of two, then allocated range is also guaranteed to be aligned to same
9282  * nr_pages (e.g. 1GB request would be aligned to 1GB).
9283  *
9284  * Allocated pages can be freed with free_contig_range() or by manually calling
9285  * __free_page() on each allocated page.
9286  *
9287  * Return: pointer to contiguous pages on success, or NULL if not successful.
9288  */
9289 struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
9290                                 int nid, nodemask_t *nodemask)
9291 {
9292         unsigned long ret, pfn, flags;
9293         struct zonelist *zonelist;
9294         struct zone *zone;
9295         struct zoneref *z;
9296
9297         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
9298         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
9299                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
9300                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9301
9302                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
9303                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
9304                         if (pfn_range_valid_contig(zone, pfn, nr_pages)) {
9305                                 /*
9306                                  * We release the zone lock here because
9307                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
9308                                  * at some point. If there's an allocation
9309                                  * spinning on this lock, it may win the race
9310                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
9311                                  */
9312                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9313                                 ret = __alloc_contig_pages(pfn, nr_pages,
9314                                                         gfp_mask);
9315                                 if (!ret)
9316                                         return pfn_to_page(pfn);
9317                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9318                         }
9319                         pfn += nr_pages;
9320                 }
9321                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9322         }
9323         return NULL;
9324 }
9325 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
9326
9327 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
9328 {
9329         unsigned long count = 0;
9330
9331         for (; nr_pages--; pfn++) {
9332                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
9333
9334                 count += page_count(page) != 1;
9335                 __free_page(page);
9336         }
9337         WARN(count != 0, "%lu pages are still in use!\n", count);
9338 }
9339 EXPORT_SYMBOL(free_contig_range);
9340
9341 /*
9342  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
9343  * page high values need to be recalculated.
9344  */
9345 void zone_pcp_update(struct zone *zone, int cpu_online)
9346 {
9347         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9348         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, cpu_online);
9349         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9350 }
9351
9352 /*
9353  * Effectively disable pcplists for the zone by setting the high limit to 0
9354  * and draining all cpus. A concurrent page freeing on another CPU that's about
9355  * to put the page on pcplist will either finish before the drain and the page
9356  * will be drained, or observe the new high limit and skip the pcplist.
9357  *
9358  * Must be paired with a call to zone_pcp_enable().
9359  */
9360 void zone_pcp_disable(struct zone *zone)
9361 {
9362         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9363         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0, 1);
9364         __drain_all_pages(zone, true);
9365 }
9366
9367 void zone_pcp_enable(struct zone *zone)
9368 {
9369         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, zone->pageset_high, zone->pageset_batch);
9370         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9371 }
9372
9373 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
9374 {
9375         int cpu;
9376         struct per_cpu_zonestat *pzstats;
9377
9378         if (zone->per_cpu_pageset != &boot_pageset) {
9379                 for_each_online_cpu(cpu) {
9380                         pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
9381                         drain_zonestat(zone, pzstats);
9382                 }
9383                 free_percpu(zone->per_cpu_pageset);
9384                 free_percpu(zone->per_cpu_zonestats);
9385                 zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
9386                 zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
9387         }
9388 }
9389
9390 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
9391 /*
9392  * All pages in the range must be in a single zone, must not contain holes,
9393  * must span full sections, and must be isolated before calling this function.
9394  */
9395 void __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
9396 {
9397         unsigned long pfn = start_pfn;
9398         struct page *page;
9399         struct zone *zone;
9400         unsigned int order;
9401         unsigned long flags;
9402
9403         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
9404         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
9405         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9406         while (pfn < end_pfn) {
9407                 page = pfn_to_page(pfn);
9408                 /*
9409                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9410                  * page_count() is not 0.
9411                  */
9412                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
9413                         pfn++;
9414                         continue;
9415                 }
9416                 /*
9417                  * At this point all remaining PageOffline() pages have a
9418                  * reference count of 0 and can simply be skipped.
9419                  */
9420                 if (PageOffline(page)) {
9421                         BUG_ON(page_count(page));
9422                         BUG_ON(PageBuddy(page));
9423                         pfn++;
9424                         continue;
9425                 }
9426
9427                 BUG_ON(page_count(page));
9428                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
9429                 order = buddy_order(page);
9430                 del_page_from_free_list(page, zone, order);
9431                 pfn += (1 << order);
9432         }
9433         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9434 }
9435 #endif
9436
9437 /*
9438  * This function returns a stable result only if called under zone lock.
9439  */
9440 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
9441 {
9442         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9443         unsigned int order;
9444
9445         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9446                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9447
9448                 if (PageBuddy(page_head) &&
9449                     buddy_order_unsafe(page_head) >= order)
9450                         break;
9451         }
9452
9453         return order < MAX_ORDER;
9454 }
9455
9456 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
9457 /*
9458  * Break down a higher-order page in sub-pages, and keep our target out of
9459  * buddy allocator.
9460  */
9461 static void break_down_buddy_pages(struct zone *zone, struct page *page,
9462                                    struct page *target, int low, int high,
9463                                    int migratetype)
9464 {
9465         unsigned long size = 1 << high;
9466         struct page *current_buddy, *next_page;
9467
9468         while (high > low) {
9469                 high--;
9470                 size >>= 1;
9471
9472                 if (target >= &page[size]) {
9473                         next_page = page + size;
9474                         current_buddy = page;
9475                 } else {
9476                         next_page = page;
9477                         current_buddy = page + size;
9478                 }
9479
9480                 if (set_page_guard(zone, current_buddy, high, migratetype))
9481                         continue;
9482
9483                 if (current_buddy != target) {
9484                         add_to_free_list(current_buddy, zone, high, migratetype);
9485                         set_buddy_order(current_buddy, high);
9486                         page = next_page;
9487                 }
9488         }
9489 }
9490
9491 /*
9492  * Take a page that will be marked as poisoned off the buddy allocator.
9493  */
9494 bool take_page_off_buddy(struct page *page)
9495 {
9496         struct zone *zone = page_zone(page);
9497         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9498         unsigned long flags;
9499         unsigned int order;
9500         bool ret = false;
9501
9502         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9503         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9504                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9505                 int page_order = buddy_order(page_head);
9506
9507                 if (PageBuddy(page_head) && page_order >= order) {
9508                         unsigned long pfn_head = page_to_pfn(page_head);
9509                         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page_head,
9510                                                                    pfn_head);
9511
9512                         del_page_from_free_list(page_head, zone, page_order);
9513                         break_down_buddy_pages(zone, page_head, page, 0,
9514                                                 page_order, migratetype);
9515                         SetPageHWPoisonTakenOff(page);
9516                         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
9517                                 __mod_zone_freepage_state(zone, -1, migratetype);
9518                         ret = true;
9519                         break;
9520                 }
9521                 if (page_count(page_head) > 0)
9522                         break;
9523         }
9524         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9525         return ret;
9526 }
9527
9528 /*
9529  * Cancel takeoff done by take_page_off_buddy().
9530  */
9531 bool put_page_back_buddy(struct page *page)
9532 {
9533         struct zone *zone = page_zone(page);
9534         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9535         unsigned long flags;
9536         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
9537         bool ret = false;
9538
9539         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9540         if (put_page_testzero(page)) {
9541                 ClearPageHWPoisonTakenOff(page);
9542                 __free_one_page(page, pfn, zone, 0, migratetype, FPI_NONE);
9543                 if (TestClearPageHWPoison(page)) {
9544                         num_poisoned_pages_dec();
9545                         ret = true;
9546                 }
9547         }
9548         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9549
9550         return ret;
9551 }
9552 #endif
9553
9554 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
9555 bool has_managed_dma(void)
9556 {
9557         struct pglist_data *pgdat;
9558
9559         for_each_online_pgdat(pgdat) {
9560                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[ZONE_DMA];
9561
9562                 if (managed_zone(zone))
9563                         return true;
9564         }
9565         return false;
9566 }
9567 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA */