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