mm: memcontrol: do not miss MEMCG_MAX events for enforced allocations
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / page_alloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/page_alloc.c
4  *
5  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
6  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
7  *
8  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
9  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
10  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
11  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
12  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
13  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
14  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
15  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
16  */
17
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/highmem.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/swapops.h>
23 #include <linux/interrupt.h>
24 #include <linux/pagemap.h>
25 #include <linux/jiffies.h>
26 #include <linux/memblock.h>
27 #include <linux/compiler.h>
28 #include <linux/kernel.h>
29 #include <linux/kasan.h>
30 #include <linux/module.h>
31 #include <linux/suspend.h>
32 #include <linux/pagevec.h>
33 #include <linux/blkdev.h>
34 #include <linux/slab.h>
35 #include <linux/ratelimit.h>
36 #include <linux/oom.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/random.h>
49 #include <linux/sort.h>
50 #include <linux/pfn.h>
51 #include <linux/backing-dev.h>
52 #include <linux/fault-inject.h>
53 #include <linux/page-isolation.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/mmu_notifier.h>
62 #include <linux/migrate.h>
63 #include <linux/hugetlb.h>
64 #include <linux/sched/rt.h>
65 #include <linux/sched/mm.h>
66 #include <linux/page_owner.h>
67 #include <linux/page_table_check.h>
68 #include <linux/kthread.h>
69 #include <linux/memcontrol.h>
70 #include <linux/ftrace.h>
71 #include <linux/lockdep.h>
72 #include <linux/nmi.h>
73 #include <linux/psi.h>
74 #include <linux/padata.h>
75 #include <linux/khugepaged.h>
76 #include <linux/buffer_head.h>
77 #include <linux/delayacct.h>
78 #include <asm/sections.h>
79 #include <asm/tlbflush.h>
80 #include <asm/div64.h>
81 #include "internal.h"
82 #include "shuffle.h"
83 #include "page_reporting.h"
84 #include "swap.h"
85
86 /* Free Page Internal flags: for internal, non-pcp variants of free_pages(). */
87 typedef int __bitwise fpi_t;
88
89 /* No special request */
90 #define FPI_NONE                ((__force fpi_t)0)
91
92 /*
93  * Skip free page reporting notification for the (possibly merged) page.
94  * This does not hinder free page reporting from grabbing the page,
95  * reporting it and marking it "reported" -  it only skips notifying
96  * the free page reporting infrastructure about a newly freed page. For
97  * example, used when temporarily pulling a page from a freelist and
98  * putting it back unmodified.
99  */
100 #define FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY  ((__force fpi_t)BIT(0))
101
102 /*
103  * Place the (possibly merged) page to the tail of the freelist. Will ignore
104  * page shuffling (relevant code - e.g., memory onlining - is expected to
105  * shuffle the whole zone).
106  *
107  * Note: No code should rely on this flag for correctness - it's purely
108  *       to allow for optimizations when handing back either fresh pages
109  *       (memory onlining) or untouched pages (page isolation, free page
110  *       reporting).
111  */
112 #define FPI_TO_TAIL             ((__force fpi_t)BIT(1))
113
114 /*
115  * Don't poison memory with KASAN (only for the tag-based modes).
116  * During boot, all non-reserved memblock memory is exposed to page_alloc.
117  * Poisoning all that memory lengthens boot time, especially on systems with
118  * large amount of RAM. This flag is used to skip that poisoning.
119  * This is only done for the tag-based KASAN modes, as those are able to
120  * detect memory corruptions with the memory tags assigned by default.
121  * All memory allocated normally after boot gets poisoned as usual.
122  */
123 #define FPI_SKIP_KASAN_POISON   ((__force fpi_t)BIT(2))
124
125 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
126 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
127 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION (8)
128
129 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPT_RT)
130 /*
131  * On SMP, spin_trylock is sufficient protection.
132  * On PREEMPT_RT, spin_trylock is equivalent on both SMP and UP.
133  */
134 #define pcp_trylock_prepare(flags)      do { } while (0)
135 #define pcp_trylock_finish(flag)        do { } while (0)
136 #else
137
138 /* UP spin_trylock always succeeds so disable IRQs to prevent re-entrancy. */
139 #define pcp_trylock_prepare(flags)      local_irq_save(flags)
140 #define pcp_trylock_finish(flags)       local_irq_restore(flags)
141 #endif
142
143 /*
144  * Locking a pcp requires a PCP lookup followed by a spinlock. To avoid
145  * a migration causing the wrong PCP to be locked and remote memory being
146  * potentially allocated, pin the task to the CPU for the lookup+lock.
147  * preempt_disable is used on !RT because it is faster than migrate_disable.
148  * migrate_disable is used on RT because otherwise RT spinlock usage is
149  * interfered with and a high priority task cannot preempt the allocator.
150  */
151 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
152 #define pcpu_task_pin()         preempt_disable()
153 #define pcpu_task_unpin()       preempt_enable()
154 #else
155 #define pcpu_task_pin()         migrate_disable()
156 #define pcpu_task_unpin()       migrate_enable()
157 #endif
158
159 /*
160  * Generic helper to lookup and a per-cpu variable with an embedded spinlock.
161  * Return value should be used with equivalent unlock helper.
162  */
163 #define pcpu_spin_lock(type, member, ptr)                               \
164 ({                                                                      \
165         type *_ret;                                                     \
166         pcpu_task_pin();                                                \
167         _ret = this_cpu_ptr(ptr);                                       \
168         spin_lock(&_ret->member);                                       \
169         _ret;                                                           \
170 })
171
172 #define pcpu_spin_lock_irqsave(type, member, ptr, flags)                \
173 ({                                                                      \
174         type *_ret;                                                     \
175         pcpu_task_pin();                                                \
176         _ret = this_cpu_ptr(ptr);                                       \
177         spin_lock_irqsave(&_ret->member, flags);                        \
178         _ret;                                                           \
179 })
180
181 #define pcpu_spin_trylock_irqsave(type, member, ptr, flags)             \
182 ({                                                                      \
183         type *_ret;                                                     \
184         pcpu_task_pin();                                                \
185         _ret = this_cpu_ptr(ptr);                                       \
186         if (!spin_trylock_irqsave(&_ret->member, flags)) {              \
187                 pcpu_task_unpin();                                      \
188                 _ret = NULL;                                            \
189         }                                                               \
190         _ret;                                                           \
191 })
192
193 #define pcpu_spin_unlock(member, ptr)                                   \
194 ({                                                                      \
195         spin_unlock(&ptr->member);                                      \
196         pcpu_task_unpin();                                              \
197 })
198
199 #define pcpu_spin_unlock_irqrestore(member, ptr, flags)                 \
200 ({                                                                      \
201         spin_unlock_irqrestore(&ptr->member, flags);                    \
202         pcpu_task_unpin();                                              \
203 })
204
205 /* struct per_cpu_pages specific helpers. */
206 #define pcp_spin_lock(ptr)                                              \
207         pcpu_spin_lock(struct per_cpu_pages, lock, ptr)
208
209 #define pcp_spin_lock_irqsave(ptr, flags)                               \
210         pcpu_spin_lock_irqsave(struct per_cpu_pages, lock, ptr, flags)
211
212 #define pcp_spin_trylock_irqsave(ptr, flags)                            \
213         pcpu_spin_trylock_irqsave(struct per_cpu_pages, lock, ptr, flags)
214
215 #define pcp_spin_unlock(ptr)                                            \
216         pcpu_spin_unlock(lock, ptr)
217
218 #define pcp_spin_unlock_irqrestore(ptr, flags)                          \
219         pcpu_spin_unlock_irqrestore(lock, ptr, flags)
220 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
221 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
222 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
223 #endif
224
225 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
226
227 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
228 /*
229  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
230  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
231  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
232  * defined in <linux/topology.h>.
233  */
234 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
235 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
236 #endif
237
238 static DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
239
240 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
241 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
242 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
243 #endif
244
245 /*
246  * Array of node states.
247  */
248 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
249         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
250         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
251 #ifndef CONFIG_NUMA
252         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
253 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
254         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
255 #endif
256         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
257         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
258 #endif  /* NUMA */
259 };
260 EXPORT_SYMBOL(node_states);
261
262 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
263 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
264 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
265 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
266
267 int percpu_pagelist_high_fraction;
268 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
269 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
270 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
271
272 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
273 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
274
275 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
276                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
277 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
278 {
279
280         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
281 }
282 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
283
284 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
285                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
286 static int __init early_init_on_free(char *buf)
287 {
288         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
289 }
290 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
291
292 /*
293  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
294  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
295  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
296  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
297  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
298  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
299  */
300 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
301 {
302         return page->index;
303 }
304
305 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
306 {
307         page->index = migratetype;
308 }
309
310 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
311 /*
312  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
313  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
314  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
315  * they should always be called with system_transition_mutex held
316  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
317  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
318  * with that modification).
319  */
320
321 static gfp_t saved_gfp_mask;
322
323 void pm_restore_gfp_mask(void)
324 {
325         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
326         if (saved_gfp_mask) {
327                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
328                 saved_gfp_mask = 0;
329         }
330 }
331
332 void pm_restrict_gfp_mask(void)
333 {
334         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
335         WARN_ON(saved_gfp_mask);
336         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
337         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
338 }
339
340 bool pm_suspended_storage(void)
341 {
342         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
343                 return false;
344         return true;
345 }
346 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
347
348 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
349 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
350 #endif
351
352 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
353                             fpi_t fpi_flags);
354
355 /*
356  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
357  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
358  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
359  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
360  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
361  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
362  *
363  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
364  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
365  */
366 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
367 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
368         [ZONE_DMA] = 256,
369 #endif
370 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
371         [ZONE_DMA32] = 256,
372 #endif
373         [ZONE_NORMAL] = 32,
374 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
375         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
376 #endif
377         [ZONE_MOVABLE] = 0,
378 };
379
380 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
381 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
382          "DMA",
383 #endif
384 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
385          "DMA32",
386 #endif
387          "Normal",
388 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
389          "HighMem",
390 #endif
391          "Movable",
392 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
393          "Device",
394 #endif
395 };
396
397 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
398         "Unmovable",
399         "Movable",
400         "Reclaimable",
401         "HighAtomic",
402 #ifdef CONFIG_CMA
403         "CMA",
404 #endif
405 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
406         "Isolate",
407 #endif
408 };
409
410 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[NR_COMPOUND_DTORS] = {
411         [NULL_COMPOUND_DTOR] = NULL,
412         [COMPOUND_PAGE_DTOR] = free_compound_page,
413 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
414         [HUGETLB_PAGE_DTOR] = free_huge_page,
415 #endif
416 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
417         [TRANSHUGE_PAGE_DTOR] = free_transhuge_page,
418 #endif
419 };
420
421 int min_free_kbytes = 1024;
422 int user_min_free_kbytes = -1;
423 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
424 int watermark_scale_factor = 10;
425
426 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
427 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
428 static unsigned long dma_reserve __initdata;
429
430 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
431 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
432 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
433 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
434 static unsigned long required_movablecore __initdata;
435 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
436 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
437 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
438
439 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
440 int movable_zone;
441 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
442
443 #if MAX_NUMNODES > 1
444 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
445 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
446 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
447 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
448 #endif
449
450 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
451
452 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
453 /*
454  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
455  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
456  * and we can permanently disable that path.
457  */
458 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
459
460 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
461 {
462         return static_branch_unlikely(&deferred_pages);
463 }
464
465 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
466 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
467 {
468         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
469
470         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
471                 return true;
472
473         return false;
474 }
475
476 /*
477  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
478  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
479  */
480 static bool __meminit
481 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
482 {
483         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
484
485         /*
486          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
487          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
488          */
489         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
490                 prev_end_pfn = end_pfn;
491                 nr_initialised = 0;
492         }
493
494         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
495         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
496                 return false;
497
498         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
499                 return true;
500         /*
501          * We start only with one section of pages, more pages are added as
502          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
503          */
504         nr_initialised++;
505         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
506             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
507                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
508                 return true;
509         }
510         return false;
511 }
512 #else
513 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
514 {
515         return false;
516 }
517
518 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
519 {
520         return false;
521 }
522
523 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
524 {
525         return false;
526 }
527 #endif
528
529 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
530 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(const struct page *page,
531                                                         unsigned long pfn)
532 {
533 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
534         return section_to_usemap(__pfn_to_section(pfn));
535 #else
536         return page_zone(page)->pageblock_flags;
537 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
538 }
539
540 static inline int pfn_to_bitidx(const struct page *page, unsigned long pfn)
541 {
542 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
543         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
544 #else
545         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
546 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
547         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
548 }
549
550 static __always_inline
551 unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
552                                         unsigned long pfn,
553                                         unsigned long mask)
554 {
555         unsigned long *bitmap;
556         unsigned long bitidx, word_bitidx;
557         unsigned long word;
558
559         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
560         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
561         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
562         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
563         /*
564          * This races, without locks, with set_pfnblock_flags_mask(). Ensure
565          * a consistent read of the memory array, so that results, even though
566          * racy, are not corrupted.
567          */
568         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
569         return (word >> bitidx) & mask;
570 }
571
572 /**
573  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
574  * @page: The page within the block of interest
575  * @pfn: The target page frame number
576  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
577  *
578  * Return: pageblock_bits flags
579  */
580 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
581                                         unsigned long pfn, unsigned long mask)
582 {
583         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, mask);
584 }
585
586 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(const struct page *page,
587                                         unsigned long pfn)
588 {
589         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, MIGRATETYPE_MASK);
590 }
591
592 /**
593  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
594  * @page: The page within the block of interest
595  * @flags: The flags to set
596  * @pfn: The target page frame number
597  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
598  */
599 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
600                                         unsigned long pfn,
601                                         unsigned long mask)
602 {
603         unsigned long *bitmap;
604         unsigned long bitidx, word_bitidx;
605         unsigned long word;
606
607         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
608         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
609
610         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
611         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
612         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
613         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
614
615         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
616
617         mask <<= bitidx;
618         flags <<= bitidx;
619
620         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
621         do {
622         } while (!try_cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], &word, (word & ~mask) | flags));
623 }
624
625 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
626 {
627         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
628                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
629                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
630
631         set_pfnblock_flags_mask(page, (unsigned long)migratetype,
632                                 page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK);
633 }
634
635 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
636 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
637 {
638         int ret = 0;
639         unsigned seq;
640         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
641         unsigned long sp, start_pfn;
642
643         do {
644                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
645                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
646                 sp = zone->spanned_pages;
647                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
648                         ret = 1;
649         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
650
651         if (ret)
652                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
653                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
654                         start_pfn, start_pfn + sp);
655
656         return ret;
657 }
658
659 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
660 {
661         if (zone != page_zone(page))
662                 return 0;
663
664         return 1;
665 }
666 /*
667  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
668  */
669 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
670 {
671         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
672                 return 1;
673         if (!page_is_consistent(zone, page))
674                 return 1;
675
676         return 0;
677 }
678 #else
679 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
680 {
681         return 0;
682 }
683 #endif
684
685 static void bad_page(struct page *page, const char *reason)
686 {
687         static unsigned long resume;
688         static unsigned long nr_shown;
689         static unsigned long nr_unshown;
690
691         /*
692          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
693          * or allow a steady drip of one report per second.
694          */
695         if (nr_shown == 60) {
696                 if (time_before(jiffies, resume)) {
697                         nr_unshown++;
698                         goto out;
699                 }
700                 if (nr_unshown) {
701                         pr_alert(
702                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
703                                 nr_unshown);
704                         nr_unshown = 0;
705                 }
706                 nr_shown = 0;
707         }
708         if (nr_shown++ == 0)
709                 resume = jiffies + 60 * HZ;
710
711         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
712                 current->comm, page_to_pfn(page));
713         dump_page(page, reason);
714
715         print_modules();
716         dump_stack();
717 out:
718         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
719         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
720         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
721 }
722
723 static inline unsigned int order_to_pindex(int migratetype, int order)
724 {
725         int base = order;
726
727 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
728         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
729                 VM_BUG_ON(order != pageblock_order);
730                 return NR_LOWORDER_PCP_LISTS;
731         }
732 #else
733         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
734 #endif
735
736         return (MIGRATE_PCPTYPES * base) + migratetype;
737 }
738
739 static inline int pindex_to_order(unsigned int pindex)
740 {
741         int order = pindex / MIGRATE_PCPTYPES;
742
743 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
744         if (pindex == NR_LOWORDER_PCP_LISTS)
745                 order = pageblock_order;
746 #else
747         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
748 #endif
749
750         return order;
751 }
752
753 static inline bool pcp_allowed_order(unsigned int order)
754 {
755         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
756                 return true;
757 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
758         if (order == pageblock_order)
759                 return true;
760 #endif
761         return false;
762 }
763
764 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
765 {
766         if (pcp_allowed_order(order))           /* Via pcp? */
767                 free_unref_page(page, order);
768         else
769                 __free_pages_ok(page, order, FPI_NONE);
770 }
771
772 /*
773  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
774  *
775  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
776  *
777  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
778  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
779  *
780  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
781  * page destructors. See compound_page_dtors.
782  *
783  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
784  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
785  */
786
787 void free_compound_page(struct page *page)
788 {
789         mem_cgroup_uncharge(page_folio(page));
790         free_the_page(page, compound_order(page));
791 }
792
793 static void prep_compound_head(struct page *page, unsigned int order)
794 {
795         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
796         set_compound_order(page, order);
797         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
798         atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
799 }
800
801 static void prep_compound_tail(struct page *head, int tail_idx)
802 {
803         struct page *p = head + tail_idx;
804
805         p->mapping = TAIL_MAPPING;
806         set_compound_head(p, head);
807 }
808
809 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
810 {
811         int i;
812         int nr_pages = 1 << order;
813
814         __SetPageHead(page);
815         for (i = 1; i < nr_pages; i++)
816                 prep_compound_tail(page, i);
817
818         prep_compound_head(page, order);
819 }
820
821 void destroy_large_folio(struct folio *folio)
822 {
823         enum compound_dtor_id dtor = folio_page(folio, 1)->compound_dtor;
824
825         VM_BUG_ON_FOLIO(dtor >= NR_COMPOUND_DTORS, folio);
826         compound_page_dtors[dtor](&folio->page);
827 }
828
829 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
830 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
831
832 bool _debug_pagealloc_enabled_early __read_mostly
833                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
834 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled_early);
835 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
836 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
837
838 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
839
840 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
841 {
842         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled_early);
843 }
844 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
845
846 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
847 {
848         unsigned long res;
849
850         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
851                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
852                 return 0;
853         }
854         _debug_guardpage_minorder = res;
855         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
856         return 0;
857 }
858 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
859
860 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
861                                 unsigned int order, int migratetype)
862 {
863         if (!debug_guardpage_enabled())
864                 return false;
865
866         if (order >= debug_guardpage_minorder())
867                 return false;
868
869         __SetPageGuard(page);
870         INIT_LIST_HEAD(&page->buddy_list);
871         set_page_private(page, order);
872         /* Guard pages are not available for any usage */
873         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
874
875         return true;
876 }
877
878 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
879                                 unsigned int order, int migratetype)
880 {
881         if (!debug_guardpage_enabled())
882                 return;
883
884         __ClearPageGuard(page);
885
886         set_page_private(page, 0);
887         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
888                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
889 }
890 #else
891 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
892                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
893 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
894                                 unsigned int order, int migratetype) {}
895 #endif
896
897 /*
898  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
899  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
900  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
901  * enabled, and then make decisions.
902  */
903 void init_mem_debugging_and_hardening(void)
904 {
905         bool page_poisoning_requested = false;
906
907 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
908         /*
909          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
910          * either of those options are enabled, enable poisoning.
911          */
912         if (page_poisoning_enabled() ||
913              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
914               debug_pagealloc_enabled())) {
915                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
916                 page_poisoning_requested = true;
917         }
918 #endif
919
920         if ((_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early) &&
921             page_poisoning_requested) {
922                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
923                         "will take precedence over init_on_alloc and init_on_free\n");
924                 _init_on_alloc_enabled_early = false;
925                 _init_on_free_enabled_early = false;
926         }
927
928         if (_init_on_alloc_enabled_early)
929                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
930         else
931                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
932
933         if (_init_on_free_enabled_early)
934                 static_branch_enable(&init_on_free);
935         else
936                 static_branch_disable(&init_on_free);
937
938 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
939         if (!debug_pagealloc_enabled())
940                 return;
941
942         static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
943
944         if (!debug_guardpage_minorder())
945                 return;
946
947         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
948 #endif
949 }
950
951 static inline void set_buddy_order(struct page *page, unsigned int order)
952 {
953         set_page_private(page, order);
954         __SetPageBuddy(page);
955 }
956
957 #ifdef CONFIG_COMPACTION
958 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
959 {
960         struct capture_control *capc = current->capture_control;
961
962         return unlikely(capc) &&
963                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
964                 !capc->page &&
965                 capc->cc->zone == zone ? capc : NULL;
966 }
967
968 static inline bool
969 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
970                    int order, int migratetype)
971 {
972         if (!capc || order != capc->cc->order)
973                 return false;
974
975         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
976         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
977             is_migrate_isolate(migratetype))
978                 return false;
979
980         /*
981          * Do not let lower order allocations pollute a movable pageblock.
982          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
983          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
984          * have trouble finding a high-order free page.
985          */
986         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
987                 return false;
988
989         capc->page = page;
990         return true;
991 }
992
993 #else
994 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
995 {
996         return NULL;
997 }
998
999 static inline bool
1000 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
1001                    int order, int migratetype)
1002 {
1003         return false;
1004 }
1005 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1006
1007 /* Used for pages not on another list */
1008 static inline void add_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
1009                                     unsigned int order, int migratetype)
1010 {
1011         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1012
1013         list_add(&page->buddy_list, &area->free_list[migratetype]);
1014         area->nr_free++;
1015 }
1016
1017 /* Used for pages not on another list */
1018 static inline void add_to_free_list_tail(struct page *page, struct zone *zone,
1019                                          unsigned int order, int migratetype)
1020 {
1021         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1022
1023         list_add_tail(&page->buddy_list, &area->free_list[migratetype]);
1024         area->nr_free++;
1025 }
1026
1027 /*
1028  * Used for pages which are on another list. Move the pages to the tail
1029  * of the list - so the moved pages won't immediately be considered for
1030  * allocation again (e.g., optimization for memory onlining).
1031  */
1032 static inline void move_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
1033                                      unsigned int order, int migratetype)
1034 {
1035         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1036
1037         list_move_tail(&page->buddy_list, &area->free_list[migratetype]);
1038 }
1039
1040 static inline void del_page_from_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
1041                                            unsigned int order)
1042 {
1043         /* clear reported state and update reported page count */
1044         if (page_reported(page))
1045                 __ClearPageReported(page);
1046
1047         list_del(&page->buddy_list);
1048         __ClearPageBuddy(page);
1049         set_page_private(page, 0);
1050         zone->free_area[order].nr_free--;
1051 }
1052
1053 /*
1054  * If this is not the largest possible page, check if the buddy
1055  * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
1056  * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
1057  * that is happening, add the free page to the tail of the list
1058  * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
1059  * as a higher order page
1060  */
1061 static inline bool
1062 buddy_merge_likely(unsigned long pfn, unsigned long buddy_pfn,
1063                    struct page *page, unsigned int order)
1064 {
1065         unsigned long higher_page_pfn;
1066         struct page *higher_page;
1067
1068         if (order >= MAX_ORDER - 2)
1069                 return false;
1070
1071         higher_page_pfn = buddy_pfn & pfn;
1072         higher_page = page + (higher_page_pfn - pfn);
1073
1074         return find_buddy_page_pfn(higher_page, higher_page_pfn, order + 1,
1075                         NULL) != NULL;
1076 }
1077
1078 /*
1079  * Freeing function for a buddy system allocator.
1080  *
1081  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
1082  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
1083  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
1084  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
1085  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
1086  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
1087  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
1088  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
1089  * parts of the VM system.
1090  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
1091  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
1092  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
1093  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
1094  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
1095  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
1096  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
1097  * triggers coalescing into a block of larger size.
1098  *
1099  * -- nyc
1100  */
1101
1102 static inline void __free_one_page(struct page *page,
1103                 unsigned long pfn,
1104                 struct zone *zone, unsigned int order,
1105                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1106 {
1107         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
1108         unsigned long buddy_pfn;
1109         unsigned long combined_pfn;
1110         struct page *buddy;
1111         bool to_tail;
1112
1113         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
1114         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
1115
1116         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
1117         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
1118                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
1119
1120         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
1121         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1122
1123         while (order < MAX_ORDER - 1) {
1124                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
1125                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1126                                                                 migratetype);
1127                         return;
1128                 }
1129
1130                 buddy = find_buddy_page_pfn(page, pfn, order, &buddy_pfn);
1131                 if (!buddy)
1132                         goto done_merging;
1133
1134                 if (unlikely(order >= pageblock_order)) {
1135                         /*
1136                          * We want to prevent merge between freepages on pageblock
1137                          * without fallbacks and normal pageblock. Without this,
1138                          * pageblock isolation could cause incorrect freepage or CMA
1139                          * accounting or HIGHATOMIC accounting.
1140                          */
1141                         int buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
1142
1143                         if (migratetype != buddy_mt
1144                                         && (!migratetype_is_mergeable(migratetype) ||
1145                                                 !migratetype_is_mergeable(buddy_mt)))
1146                                 goto done_merging;
1147                 }
1148
1149                 /*
1150                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
1151                  * merge with it and move up one order.
1152                  */
1153                 if (page_is_guard(buddy))
1154                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
1155                 else
1156                         del_page_from_free_list(buddy, zone, order);
1157                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1158                 page = page + (combined_pfn - pfn);
1159                 pfn = combined_pfn;
1160                 order++;
1161         }
1162
1163 done_merging:
1164         set_buddy_order(page, order);
1165
1166         if (fpi_flags & FPI_TO_TAIL)
1167                 to_tail = true;
1168         else if (is_shuffle_order(order))
1169                 to_tail = shuffle_pick_tail();
1170         else
1171                 to_tail = buddy_merge_likely(pfn, buddy_pfn, page, order);
1172
1173         if (to_tail)
1174                 add_to_free_list_tail(page, zone, order, migratetype);
1175         else
1176                 add_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
1177
1178         /* Notify page reporting subsystem of freed page */
1179         if (!(fpi_flags & FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY))
1180                 page_reporting_notify_free(order);
1181 }
1182
1183 /**
1184  * split_free_page() -- split a free page at split_pfn_offset
1185  * @free_page:          the original free page
1186  * @order:              the order of the page
1187  * @split_pfn_offset:   split offset within the page
1188  *
1189  * Return -ENOENT if the free page is changed, otherwise 0
1190  *
1191  * It is used when the free page crosses two pageblocks with different migratetypes
1192  * at split_pfn_offset within the page. The split free page will be put into
1193  * separate migratetype lists afterwards. Otherwise, the function achieves
1194  * nothing.
1195  */
1196 int split_free_page(struct page *free_page,
1197                         unsigned int order, unsigned long split_pfn_offset)
1198 {
1199         struct zone *zone = page_zone(free_page);
1200         unsigned long free_page_pfn = page_to_pfn(free_page);
1201         unsigned long pfn;
1202         unsigned long flags;
1203         int free_page_order;
1204         int mt;
1205         int ret = 0;
1206
1207         if (split_pfn_offset == 0)
1208                 return ret;
1209
1210         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1211
1212         if (!PageBuddy(free_page) || buddy_order(free_page) != order) {
1213                 ret = -ENOENT;
1214                 goto out;
1215         }
1216
1217         mt = get_pageblock_migratetype(free_page);
1218         if (likely(!is_migrate_isolate(mt)))
1219                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1220
1221         del_page_from_free_list(free_page, zone, order);
1222         for (pfn = free_page_pfn;
1223              pfn < free_page_pfn + (1UL << order);) {
1224                 int mt = get_pfnblock_migratetype(pfn_to_page(pfn), pfn);
1225
1226                 free_page_order = min_t(unsigned int,
1227                                         pfn ? __ffs(pfn) : order,
1228                                         __fls(split_pfn_offset));
1229                 __free_one_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, free_page_order,
1230                                 mt, FPI_NONE);
1231                 pfn += 1UL << free_page_order;
1232                 split_pfn_offset -= (1UL << free_page_order);
1233                 /* we have done the first part, now switch to second part */
1234                 if (split_pfn_offset == 0)
1235                         split_pfn_offset = (1UL << order) - (pfn - free_page_pfn);
1236         }
1237 out:
1238         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1239         return ret;
1240 }
1241 /*
1242  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
1243  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
1244  * check if necessary.
1245  */
1246 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
1247                                         unsigned long check_flags)
1248 {
1249         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1250                 return false;
1251
1252         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1253                         page_ref_count(page) |
1254 #ifdef CONFIG_MEMCG
1255                         page->memcg_data |
1256 #endif
1257                         (page->flags & check_flags)))
1258                 return false;
1259
1260         return true;
1261 }
1262
1263 static const char *page_bad_reason(struct page *page, unsigned long flags)
1264 {
1265         const char *bad_reason = NULL;
1266
1267         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1268                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1269         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1270                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1271         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1272                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1273         if (unlikely(page->flags & flags)) {
1274                 if (flags == PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
1275                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag(s) set";
1276                 else
1277                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1278         }
1279 #ifdef CONFIG_MEMCG
1280         if (unlikely(page->memcg_data))
1281                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1282 #endif
1283         return bad_reason;
1284 }
1285
1286 static void check_free_page_bad(struct page *page)
1287 {
1288         bad_page(page,
1289                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE));
1290 }
1291
1292 static inline int check_free_page(struct page *page)
1293 {
1294         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1295                 return 0;
1296
1297         /* Something has gone sideways, find it */
1298         check_free_page_bad(page);
1299         return 1;
1300 }
1301
1302 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1303 {
1304         int ret = 1;
1305
1306         /*
1307          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1308          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1309          */
1310         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1311
1312         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1313                 ret = 0;
1314                 goto out;
1315         }
1316         switch (page - head_page) {
1317         case 1:
1318                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1319                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1320                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount");
1321                         goto out;
1322                 }
1323                 break;
1324         case 2:
1325                 /*
1326                  * the second tail page: ->mapping is
1327                  * deferred_list.next -- ignore value.
1328                  */
1329                 break;
1330         default:
1331                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1332                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page");
1333                         goto out;
1334                 }
1335                 break;
1336         }
1337         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1338                 bad_page(page, "PageTail not set");
1339                 goto out;
1340         }
1341         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1342                 bad_page(page, "compound_head not consistent");
1343                 goto out;
1344         }
1345         ret = 0;
1346 out:
1347         page->mapping = NULL;
1348         clear_compound_head(page);
1349         return ret;
1350 }
1351
1352 /*
1353  * Skip KASAN memory poisoning when either:
1354  *
1355  * 1. Deferred memory initialization has not yet completed,
1356  *    see the explanation below.
1357  * 2. Skipping poisoning is requested via FPI_SKIP_KASAN_POISON,
1358  *    see the comment next to it.
1359  * 3. Skipping poisoning is requested via __GFP_SKIP_KASAN_POISON,
1360  *    see the comment next to it.
1361  *
1362  * Poisoning pages during deferred memory init will greatly lengthen the
1363  * process and cause problem in large memory systems as the deferred pages
1364  * initialization is done with interrupt disabled.
1365  *
1366  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
1367  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
1368  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
1369  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
1370  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
1371  * initialization is done, but this is not likely to happen.
1372  */
1373 static inline bool should_skip_kasan_poison(struct page *page, fpi_t fpi_flags)
1374 {
1375         return deferred_pages_enabled() ||
1376                (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
1377                 (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON)) ||
1378                PageSkipKASanPoison(page);
1379 }
1380
1381 static void kernel_init_pages(struct page *page, int numpages)
1382 {
1383         int i;
1384
1385         /* s390's use of memset() could override KASAN redzones. */
1386         kasan_disable_current();
1387         for (i = 0; i < numpages; i++)
1388                 clear_highpage_kasan_tagged(page + i);
1389         kasan_enable_current();
1390 }
1391
1392 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1393                         unsigned int order, bool check_free, fpi_t fpi_flags)
1394 {
1395         int bad = 0;
1396         bool init = want_init_on_free();
1397
1398         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1399
1400         trace_mm_page_free(page, order);
1401
1402         if (unlikely(PageHWPoison(page)) && !order) {
1403                 /*
1404                  * Do not let hwpoison pages hit pcplists/buddy
1405                  * Untie memcg state and reset page's owner
1406                  */
1407                 if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1408                         __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1409                 reset_page_owner(page, order);
1410                 page_table_check_free(page, order);
1411                 return false;
1412         }
1413
1414         /*
1415          * Check tail pages before head page information is cleared to
1416          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1417          */
1418         if (unlikely(order)) {
1419                 bool compound = PageCompound(page);
1420                 int i;
1421
1422                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1423
1424                 if (compound) {
1425                         ClearPageDoubleMap(page);
1426                         ClearPageHasHWPoisoned(page);
1427                 }
1428                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1429                         if (compound)
1430                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1431                         if (unlikely(check_free_page(page + i))) {
1432                                 bad++;
1433                                 continue;
1434                         }
1435                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1436                 }
1437         }
1438         if (PageMappingFlags(page))
1439                 page->mapping = NULL;
1440         if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1441                 __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1442         if (check_free)
1443                 bad += check_free_page(page);
1444         if (bad)
1445                 return false;
1446
1447         page_cpupid_reset_last(page);
1448         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1449         reset_page_owner(page, order);
1450         page_table_check_free(page, order);
1451
1452         if (!PageHighMem(page)) {
1453                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1454                                            PAGE_SIZE << order);
1455                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1456                                            PAGE_SIZE << order);
1457         }
1458
1459         kernel_poison_pages(page, 1 << order);
1460
1461         /*
1462          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1463          * KASAN poisoning and memory initialization code must be
1464          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1465          *
1466          * With hardware tag-based KASAN, memory tags must be set before the
1467          * page becomes unavailable via debug_pagealloc or arch_free_page.
1468          */
1469         if (!should_skip_kasan_poison(page, fpi_flags)) {
1470                 kasan_poison_pages(page, order, init);
1471
1472                 /* Memory is already initialized if KASAN did it internally. */
1473                 if (kasan_has_integrated_init())
1474                         init = false;
1475         }
1476         if (init)
1477                 kernel_init_pages(page, 1 << order);
1478
1479         /*
1480          * arch_free_page() can make the page's contents inaccessible.  s390
1481          * does this.  So nothing which can access the page's contents should
1482          * happen after this.
1483          */
1484         arch_free_page(page, order);
1485
1486         debug_pagealloc_unmap_pages(page, 1 << order);
1487
1488         return true;
1489 }
1490
1491 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1492 /*
1493  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked immediately when being freed
1494  * to pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are also rechecked when
1495  * moved from pcp lists to free lists.
1496  */
1497 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1498 {
1499         return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1500 }
1501
1502 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1503 {
1504         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1505                 return check_free_page(page);
1506         else
1507                 return false;
1508 }
1509 #else
1510 /*
1511  * With DEBUG_VM disabled, order-0 pages being freed are checked only when
1512  * moving from pcp lists to free list in order to reduce overhead. With
1513  * debug_pagealloc enabled, they are checked also immediately when being freed
1514  * to the pcp lists.
1515  */
1516 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1517 {
1518         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1519                 return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1520         else
1521                 return free_pages_prepare(page, order, false, FPI_NONE);
1522 }
1523
1524 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1525 {
1526         return check_free_page(page);
1527 }
1528 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1529
1530 /*
1531  * Frees a number of pages from the PCP lists
1532  * Assumes all pages on list are in same zone.
1533  * count is the number of pages to free.
1534  */
1535 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1536                                         struct per_cpu_pages *pcp,
1537                                         int pindex)
1538 {
1539         int min_pindex = 0;
1540         int max_pindex = NR_PCP_LISTS - 1;
1541         unsigned int order;
1542         bool isolated_pageblocks;
1543         struct page *page;
1544
1545         /*
1546          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1547          * below while (list_empty(list)) loop.
1548          */
1549         count = min(pcp->count, count);
1550
1551         /* Ensure requested pindex is drained first. */
1552         pindex = pindex - 1;
1553
1554         /* Caller must hold IRQ-safe pcp->lock so IRQs are disabled. */
1555         spin_lock(&zone->lock);
1556         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1557
1558         while (count > 0) {
1559                 struct list_head *list;
1560                 int nr_pages;
1561
1562                 /* Remove pages from lists in a round-robin fashion. */
1563                 do {
1564                         if (++pindex > max_pindex)
1565                                 pindex = min_pindex;
1566                         list = &pcp->lists[pindex];
1567                         if (!list_empty(list))
1568                                 break;
1569
1570                         if (pindex == max_pindex)
1571                                 max_pindex--;
1572                         if (pindex == min_pindex)
1573                                 min_pindex++;
1574                 } while (1);
1575
1576                 order = pindex_to_order(pindex);
1577                 nr_pages = 1 << order;
1578                 BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER >= (1<<NR_PCP_ORDER_WIDTH));
1579                 do {
1580                         int mt;
1581
1582                         page = list_last_entry(list, struct page, pcp_list);
1583                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1584
1585                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1586                         list_del(&page->pcp_list);
1587                         count -= nr_pages;
1588                         pcp->count -= nr_pages;
1589
1590                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1591                                 continue;
1592
1593                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1594                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1595                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1596                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1597                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1598
1599                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt, FPI_NONE);
1600                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, order, mt);
1601                 } while (count > 0 && !list_empty(list));
1602         }
1603
1604         spin_unlock(&zone->lock);
1605 }
1606
1607 static void free_one_page(struct zone *zone,
1608                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1609                                 unsigned int order,
1610                                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1611 {
1612         unsigned long flags;
1613
1614         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1615         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1616                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1617                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1618         }
1619         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1620         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1621 }
1622
1623 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1624                                 unsigned long zone, int nid)
1625 {
1626         mm_zero_struct_page(page);
1627         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1628         init_page_count(page);
1629         page_mapcount_reset(page);
1630         page_cpupid_reset_last(page);
1631         page_kasan_tag_reset(page);
1632
1633         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1634 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1635         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1636         if (!is_highmem_idx(zone))
1637                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1638 #endif
1639 }
1640
1641 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1642 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1643 {
1644         pg_data_t *pgdat;
1645         int nid, zid;
1646
1647         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1648                 return;
1649
1650         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1651         pgdat = NODE_DATA(nid);
1652
1653         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1654                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1655
1656                 if (zone_spans_pfn(zone, pfn))
1657                         break;
1658         }
1659         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1660 }
1661 #else
1662 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1663 {
1664 }
1665 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1666
1667 /*
1668  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1669  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1670  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1671  * sent to the buddy page allocator.
1672  */
1673 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1674 {
1675         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1676         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1677
1678         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1679                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1680                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1681
1682                         init_reserved_page(start_pfn);
1683
1684                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1685                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1686
1687                         /*
1688                          * no need for atomic set_bit because the struct
1689                          * page is not visible yet so nobody should
1690                          * access it yet.
1691                          */
1692                         __SetPageReserved(page);
1693                 }
1694         }
1695 }
1696
1697 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
1698                             fpi_t fpi_flags)
1699 {
1700         unsigned long flags;
1701         int migratetype;
1702         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1703         struct zone *zone = page_zone(page);
1704
1705         if (!free_pages_prepare(page, order, true, fpi_flags))
1706                 return;
1707
1708         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1709
1710         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1711         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1712                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1713                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1714         }
1715         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1716         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1717
1718         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1719 }
1720
1721 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1722 {
1723         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1724         struct page *p = page;
1725         unsigned int loop;
1726
1727         /*
1728          * When initializing the memmap, __init_single_page() sets the refcount
1729          * of all pages to 1 ("allocated"/"not free"). We have to set the
1730          * refcount of all involved pages to 0.
1731          */
1732         prefetchw(p);
1733         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1734                 prefetchw(p + 1);
1735                 __ClearPageReserved(p);
1736                 set_page_count(p, 0);
1737         }
1738         __ClearPageReserved(p);
1739         set_page_count(p, 0);
1740
1741         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1742
1743         /*
1744          * Bypass PCP and place fresh pages right to the tail, primarily
1745          * relevant for memory onlining.
1746          */
1747         __free_pages_ok(page, order, FPI_TO_TAIL | FPI_SKIP_KASAN_POISON);
1748 }
1749
1750 #ifdef CONFIG_NUMA
1751
1752 /*
1753  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1754  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1755  * treats start/end as pfns.
1756  */
1757 struct mminit_pfnnid_cache {
1758         unsigned long last_start;
1759         unsigned long last_end;
1760         int last_nid;
1761 };
1762
1763 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1764
1765 /*
1766  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
1767  */
1768 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1769                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1770 {
1771         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1772         int nid;
1773
1774         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
1775                 return state->last_nid;
1776
1777         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
1778         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1779                 state->last_start = start_pfn;
1780                 state->last_end = end_pfn;
1781                 state->last_nid = nid;
1782         }
1783
1784         return nid;
1785 }
1786
1787 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1788 {
1789         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1790         int nid;
1791
1792         spin_lock(&early_pfn_lock);
1793         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1794         if (nid < 0)
1795                 nid = first_online_node;
1796         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1797
1798         return nid;
1799 }
1800 #endif /* CONFIG_NUMA */
1801
1802 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1803                                                         unsigned int order)
1804 {
1805         if (early_page_uninitialised(pfn))
1806                 return;
1807         __free_pages_core(page, order);
1808 }
1809
1810 /*
1811  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1812  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1813  * with the migration of free compaction scanner.
1814  *
1815  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1816  *
1817  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1818  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1819  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1820  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1821  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1822  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1823  * page in a pageblock.
1824  */
1825 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1826                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1827 {
1828         struct page *start_page;
1829         struct page *end_page;
1830
1831         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1832         end_pfn--;
1833
1834         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1835                 return NULL;
1836
1837         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1838         if (!start_page)
1839                 return NULL;
1840
1841         if (page_zone(start_page) != zone)
1842                 return NULL;
1843
1844         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1845
1846         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1847         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1848                 return NULL;
1849
1850         return start_page;
1851 }
1852
1853 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1854 {
1855         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1856         unsigned long block_end_pfn;
1857
1858         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1859         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1860                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1861                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1862
1863                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1864
1865                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1866                                              block_end_pfn, zone))
1867                         return;
1868                 cond_resched();
1869         }
1870
1871         /* We confirm that there is no hole */
1872         zone->contiguous = true;
1873 }
1874
1875 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1876 {
1877         zone->contiguous = false;
1878 }
1879
1880 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1881 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1882                                        unsigned long nr_pages)
1883 {
1884         struct page *page;
1885         unsigned long i;
1886
1887         if (!nr_pages)
1888                 return;
1889
1890         page = pfn_to_page(pfn);
1891
1892         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1893         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1894             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1895                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1896                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1897                 return;
1898         }
1899
1900         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1901                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1902                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1903                 __free_pages_core(page, 0);
1904         }
1905 }
1906
1907 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1908 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1909 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1910
1911 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1912 {
1913         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1914                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1915 }
1916
1917 /*
1918  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1919  *
1920  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1921  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1922  * function is optimized out.
1923  *
1924  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1925  * of the head pfn.
1926  */
1927 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1928 {
1929         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1930                 return false;
1931         return true;
1932 }
1933
1934 /*
1935  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1936  * pageblock_nr_pages sizes.
1937  */
1938 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1939                                        unsigned long end_pfn)
1940 {
1941         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1942         unsigned long nr_free = 0;
1943
1944         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1945                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1946                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1947                         nr_free = 0;
1948                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1949                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1950                         nr_free = 1;
1951                 } else {
1952                         nr_free++;
1953                 }
1954         }
1955         /* Free the last block of pages to allocator */
1956         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1957 }
1958
1959 /*
1960  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1961  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1962  * Return number of pages initialized.
1963  */
1964 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1965                                                  unsigned long pfn,
1966                                                  unsigned long end_pfn)
1967 {
1968         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1969         int nid = zone_to_nid(zone);
1970         unsigned long nr_pages = 0;
1971         int zid = zone_idx(zone);
1972         struct page *page = NULL;
1973
1974         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1975                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1976                         page = NULL;
1977                         continue;
1978                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1979                         page = pfn_to_page(pfn);
1980                 } else {
1981                         page++;
1982                 }
1983                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1984                 nr_pages++;
1985         }
1986         return (nr_pages);
1987 }
1988
1989 /*
1990  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1991  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1992  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1993  * return false indicating there are no valid ranges left.
1994  */
1995 static bool __init
1996 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1997                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1998                                     unsigned long first_init_pfn)
1999 {
2000         u64 j;
2001
2002         /*
2003          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
2004          * already been initialized. We don't need to do anything with them
2005          * so we just need to flush them out of the system.
2006          */
2007         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
2008                 if (*epfn <= first_init_pfn)
2009                         continue;
2010                 if (*spfn < first_init_pfn)
2011                         *spfn = first_init_pfn;
2012                 *i = j;
2013                 return true;
2014         }
2015
2016         return false;
2017 }
2018
2019 /*
2020  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
2021  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
2022  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
2023  * page in __free_one_page()).
2024  *
2025  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
2026  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
2027  * any issues with the buddy page computation.
2028  */
2029 static unsigned long __init
2030 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
2031                        unsigned long *end_pfn)
2032 {
2033         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2034         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
2035         unsigned long nr_pages = 0;
2036         u64 j = *i;
2037
2038         /* First we loop through and initialize the page values */
2039         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
2040                 unsigned long t;
2041
2042                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
2043                         break;
2044
2045                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
2046                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
2047
2048                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
2049                         *start_pfn = mo_pfn;
2050                         break;
2051                 }
2052         }
2053
2054         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
2055         swap(j, *i);
2056
2057         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
2058                 unsigned long t;
2059
2060                 if (mo_pfn <= spfn)
2061                         break;
2062
2063                 t = min(mo_pfn, epfn);
2064                 deferred_free_pages(spfn, t);
2065
2066                 if (mo_pfn <= epfn)
2067                         break;
2068         }
2069
2070         return nr_pages;
2071 }
2072
2073 static void __init
2074 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2075                            void *arg)
2076 {
2077         unsigned long spfn, epfn;
2078         struct zone *zone = arg;
2079         u64 i;
2080
2081         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
2082
2083         /*
2084          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
2085          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
2086          */
2087         while (spfn < end_pfn) {
2088                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2089                 cond_resched();
2090         }
2091 }
2092
2093 /* An arch may override for more concurrency. */
2094 __weak int __init
2095 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
2096 {
2097         return 1;
2098 }
2099
2100 /* Initialise remaining memory on a node */
2101 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
2102 {
2103         pg_data_t *pgdat = data;
2104         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2105         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2106         unsigned long first_init_pfn, flags;
2107         unsigned long start = jiffies;
2108         struct zone *zone;
2109         int zid, max_threads;
2110         u64 i;
2111
2112         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2113         if (!cpumask_empty(cpumask))
2114                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2115
2116         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2117         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2118         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2119                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2120                 pgdat_init_report_one_done();
2121                 return 0;
2122         }
2123
2124         /* Sanity check boundaries */
2125         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2126         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2127         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2128
2129         /*
2130          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2131          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2132          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2133          */
2134         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2135
2136         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2137         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2138                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2139                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2140                         break;
2141         }
2142
2143         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2144         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2145                                                  first_init_pfn))
2146                 goto zone_empty;
2147
2148         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2149
2150         while (spfn < epfn) {
2151                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2152                 struct padata_mt_job job = {
2153                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2154                         .fn_arg      = zone,
2155                         .start       = spfn,
2156                         .size        = epfn_align - spfn,
2157                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2158                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2159                         .max_threads = max_threads,
2160                 };
2161
2162                 padata_do_multithreaded(&job);
2163                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2164                                                     epfn_align);
2165         }
2166 zone_empty:
2167         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2168         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2169
2170         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2171                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2172
2173         pgdat_init_report_one_done();
2174         return 0;
2175 }
2176
2177 /*
2178  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2179  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2180  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2181  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2182  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2183  *
2184  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2185  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2186  * enough pages to satisfy the allocation.
2187  *
2188  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2189  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2190  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2191  */
2192 static noinline bool __init
2193 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2194 {
2195         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2196         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2197         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2198         unsigned long spfn, epfn, flags;
2199         unsigned long nr_pages = 0;
2200         u64 i;
2201
2202         /* Only the last zone may have deferred pages */
2203         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2204                 return false;
2205
2206         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2207
2208         /*
2209          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2210          * true, as there might be enough pages already.
2211          */
2212         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2213                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2214                 return true;
2215         }
2216
2217         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2218         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2219                                                  first_deferred_pfn)) {
2220                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2221                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2222                 /* Retry only once. */
2223                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2224         }
2225
2226         /*
2227          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2228          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2229          * allocator.
2230          */
2231         while (spfn < epfn) {
2232                 /* update our first deferred PFN for this section */
2233                 first_deferred_pfn = spfn;
2234
2235                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2236                 touch_nmi_watchdog();
2237
2238                 /* We should only stop along section boundaries */
2239                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2240                         continue;
2241
2242                 /* If our quota has been met we can stop here */
2243                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2244                         break;
2245         }
2246
2247         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2248         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2249
2250         return nr_pages > 0;
2251 }
2252
2253 /*
2254  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
2255  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
2256  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
2257  * and to ensure that the function body gets unloaded.
2258  */
2259 static bool __ref
2260 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2261 {
2262         return deferred_grow_zone(zone, order);
2263 }
2264
2265 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2266
2267 void __init page_alloc_init_late(void)
2268 {
2269         struct zone *zone;
2270         int nid;
2271
2272 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2273
2274         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2275         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2276         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2277                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2278         }
2279
2280         /* Block until all are initialised */
2281         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2282
2283         /*
2284          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2285          * on-demand struct page initialization.
2286          */
2287         static_branch_disable(&deferred_pages);
2288
2289         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2290         files_maxfiles_init();
2291 #endif
2292
2293         buffer_init();
2294
2295         /* Discard memblock private memory */
2296         memblock_discard();
2297
2298         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2299                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2300
2301         for_each_populated_zone(zone)
2302                 set_zone_contiguous(zone);
2303 }
2304
2305 #ifdef CONFIG_CMA
2306 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
2307 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2308 {
2309         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2310         struct page *p = page;
2311
2312         do {
2313                 __ClearPageReserved(p);
2314                 set_page_count(p, 0);
2315         } while (++p, --i);
2316
2317         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2318         set_page_refcounted(page);
2319         __free_pages(page, pageblock_order);
2320
2321         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2322         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2323 }
2324 #endif
2325
2326 /*
2327  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
2328  * Please do not alter this order without good reasons and regression
2329  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
2330  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
2331  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
2332  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
2333  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
2334  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
2335  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
2336  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
2337  *
2338  * -- nyc
2339  */
2340 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
2341         int low, int high, int migratetype)
2342 {
2343         unsigned long size = 1 << high;
2344
2345         while (high > low) {
2346                 high--;
2347                 size >>= 1;
2348                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
2349
2350                 /*
2351                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
2352                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
2353                  * Corresponding page table entries will not be touched,
2354                  * pages will stay not present in virtual address space
2355                  */
2356                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
2357                         continue;
2358
2359                 add_to_free_list(&page[size], zone, high, migratetype);
2360                 set_buddy_order(&page[size], high);
2361         }
2362 }
2363
2364 static void check_new_page_bad(struct page *page)
2365 {
2366         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
2367                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
2368                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
2369                 return;
2370         }
2371
2372         bad_page(page,
2373                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP));
2374 }
2375
2376 /*
2377  * This page is about to be returned from the page allocator
2378  */
2379 static inline int check_new_page(struct page *page)
2380 {
2381         if (likely(page_expected_state(page,
2382                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2383                 return 0;
2384
2385         check_new_page_bad(page);
2386         return 1;
2387 }
2388
2389 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2390 {
2391         int i;
2392         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2393                 struct page *p = page + i;
2394
2395                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2396                         return true;
2397         }
2398
2399         return false;
2400 }
2401
2402 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
2403 /*
2404  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked for expected state when
2405  * being allocated from pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are
2406  * also checked when pcp lists are refilled from the free lists.
2407  */
2408 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page, unsigned int order)
2409 {
2410         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2411                 return check_new_pages(page, order);
2412         else
2413                 return false;
2414 }
2415
2416 static inline bool check_new_pcp(struct page *page, unsigned int order)
2417 {
2418         return check_new_pages(page, order);
2419 }
2420 #else
2421 /*
2422  * With DEBUG_VM disabled, free order-0 pages are checked for expected state
2423  * when pcp lists are being refilled from the free lists. With debug_pagealloc
2424  * enabled, they are also checked when being allocated from the pcp lists.
2425  */
2426 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page, unsigned int order)
2427 {
2428         return check_new_pages(page, order);
2429 }
2430 static inline bool check_new_pcp(struct page *page, unsigned int order)
2431 {
2432         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2433                 return check_new_pages(page, order);
2434         else
2435                 return false;
2436 }
2437 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
2438
2439 static inline bool should_skip_kasan_unpoison(gfp_t flags, bool init_tags)
2440 {
2441         /* Don't skip if a software KASAN mode is enabled. */
2442         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) ||
2443             IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_SW_TAGS))
2444                 return false;
2445
2446         /* Skip, if hardware tag-based KASAN is not enabled. */
2447         if (!kasan_hw_tags_enabled())
2448                 return true;
2449
2450         /*
2451          * With hardware tag-based KASAN enabled, skip if either:
2452          *
2453          * 1. Memory tags have already been cleared via tag_clear_highpage().
2454          * 2. Skipping has been requested via __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON.
2455          */
2456         return init_tags || (flags & __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON);
2457 }
2458
2459 static inline bool should_skip_init(gfp_t flags)
2460 {
2461         /* Don't skip, if hardware tag-based KASAN is not enabled. */
2462         if (!kasan_hw_tags_enabled())
2463                 return false;
2464
2465         /* For hardware tag-based KASAN, skip if requested. */
2466         return (flags & __GFP_SKIP_ZERO);
2467 }
2468
2469 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2470                                 gfp_t gfp_flags)
2471 {
2472         bool init = !want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_flags) &&
2473                         !should_skip_init(gfp_flags);
2474         bool init_tags = init && (gfp_flags & __GFP_ZEROTAGS);
2475
2476         set_page_private(page, 0);
2477         set_page_refcounted(page);
2478
2479         arch_alloc_page(page, order);
2480         debug_pagealloc_map_pages(page, 1 << order);
2481
2482         /*
2483          * Page unpoisoning must happen before memory initialization.
2484          * Otherwise, the poison pattern will be overwritten for __GFP_ZERO
2485          * allocations and the page unpoisoning code will complain.
2486          */
2487         kernel_unpoison_pages(page, 1 << order);
2488
2489         /*
2490          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
2491          * KASAN unpoisoning and memory initializion code must be
2492          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
2493          */
2494
2495         /*
2496          * If memory tags should be zeroed (which happens only when memory
2497          * should be initialized as well).
2498          */
2499         if (init_tags) {
2500                 int i;
2501
2502                 /* Initialize both memory and tags. */
2503                 for (i = 0; i != 1 << order; ++i)
2504                         tag_clear_highpage(page + i);
2505
2506                 /* Note that memory is already initialized by the loop above. */
2507                 init = false;
2508         }
2509         if (!should_skip_kasan_unpoison(gfp_flags, init_tags)) {
2510                 /* Unpoison shadow memory or set memory tags. */
2511                 kasan_unpoison_pages(page, order, init);
2512
2513                 /* Note that memory is already initialized by KASAN. */
2514                 if (kasan_has_integrated_init())
2515                         init = false;
2516         }
2517         /* If memory is still not initialized, do it now. */
2518         if (init)
2519                 kernel_init_pages(page, 1 << order);
2520         /* Propagate __GFP_SKIP_KASAN_POISON to page flags. */
2521         if (kasan_hw_tags_enabled() && (gfp_flags & __GFP_SKIP_KASAN_POISON))
2522                 SetPageSkipKASanPoison(page);
2523
2524         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2525         page_table_check_alloc(page, order);
2526 }
2527
2528 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2529                                                         unsigned int alloc_flags)
2530 {
2531         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2532
2533         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2534                 prep_compound_page(page, order);
2535
2536         /*
2537          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2538          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2539          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2540          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2541          */
2542         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2543                 set_page_pfmemalloc(page);
2544         else
2545                 clear_page_pfmemalloc(page);
2546 }
2547
2548 /*
2549  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2550  * the smallest available page from the freelists
2551  */
2552 static __always_inline
2553 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2554                                                 int migratetype)
2555 {
2556         unsigned int current_order;
2557         struct free_area *area;
2558         struct page *page;
2559
2560         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2561         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2562                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2563                 page = get_page_from_free_area(area, migratetype);
2564                 if (!page)
2565                         continue;
2566                 del_page_from_free_list(page, zone, current_order);
2567                 expand(zone, page, order, current_order, migratetype);
2568                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2569                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype,
2570                                 pcp_allowed_order(order) &&
2571                                 migratetype < MIGRATE_PCPTYPES);
2572                 return page;
2573         }
2574
2575         return NULL;
2576 }
2577
2578
2579 /*
2580  * This array describes the order lists are fallen back to when
2581  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2582  *
2583  * The other migratetypes do not have fallbacks.
2584  */
2585 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
2586         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2587         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2588         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2589 };
2590
2591 #ifdef CONFIG_CMA
2592 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2593                                         unsigned int order)
2594 {
2595         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2596 }
2597 #else
2598 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2599                                         unsigned int order) { return NULL; }
2600 #endif
2601
2602 /*
2603  * Move the free pages in a range to the freelist tail of the requested type.
2604  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2605  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2606  */
2607 static int move_freepages(struct zone *zone,
2608                           unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2609                           int migratetype, int *num_movable)
2610 {
2611         struct page *page;
2612         unsigned long pfn;
2613         unsigned int order;
2614         int pages_moved = 0;
2615
2616         for (pfn = start_pfn; pfn <= end_pfn;) {
2617                 page = pfn_to_page(pfn);
2618                 if (!PageBuddy(page)) {
2619                         /*
2620                          * We assume that pages that could be isolated for
2621                          * migration are movable. But we don't actually try
2622                          * isolating, as that would be expensive.
2623                          */
2624                         if (num_movable &&
2625                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2626                                 (*num_movable)++;
2627                         pfn++;
2628                         continue;
2629                 }
2630
2631                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2632                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2633                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
2634
2635                 order = buddy_order(page);
2636                 move_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
2637                 pfn += 1 << order;
2638                 pages_moved += 1 << order;
2639         }
2640
2641         return pages_moved;
2642 }
2643
2644 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2645                                 int migratetype, int *num_movable)
2646 {
2647         unsigned long start_pfn, end_pfn, pfn;
2648
2649         if (num_movable)
2650                 *num_movable = 0;
2651
2652         pfn = page_to_pfn(page);
2653         start_pfn = pfn & ~(pageblock_nr_pages - 1);
2654         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2655
2656         /* Do not cross zone boundaries */
2657         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2658                 start_pfn = pfn;
2659         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2660                 return 0;
2661
2662         return move_freepages(zone, start_pfn, end_pfn, migratetype,
2663                                                                 num_movable);
2664 }
2665
2666 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2667                                         int start_order, int migratetype)
2668 {
2669         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2670
2671         while (nr_pageblocks--) {
2672                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2673                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2674         }
2675 }
2676
2677 /*
2678  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2679  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2680  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2681  *
2682  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2683  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2684  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2685  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2686  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2687  * pageblocks.
2688  */
2689 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2690 {
2691         /*
2692          * Leaving this order check is intended, although there is
2693          * relaxed order check in next check. The reason is that
2694          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2695          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2696          * so could be changed anytime.
2697          */
2698         if (order >= pageblock_order)
2699                 return true;
2700
2701         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2702                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2703                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2704                 page_group_by_mobility_disabled)
2705                 return true;
2706
2707         return false;
2708 }
2709
2710 static inline bool boost_watermark(struct zone *zone)
2711 {
2712         unsigned long max_boost;
2713
2714         if (!watermark_boost_factor)
2715                 return false;
2716         /*
2717          * Don't bother in zones that are unlikely to produce results.
2718          * On small machines, including kdump capture kernels running
2719          * in a small area, boosting the watermark can cause an out of
2720          * memory situation immediately.
2721          */
2722         if ((pageblock_nr_pages * 4) > zone_managed_pages(zone))
2723                 return false;
2724
2725         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2726                         watermark_boost_factor, 10000);
2727
2728         /*
2729          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2730          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2731          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2732          * allocations that early means that reclaim is not going
2733          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2734          * boosted watermark resulting in a hang.
2735          */
2736         if (!max_boost)
2737                 return false;
2738
2739         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2740
2741         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2742                 max_boost);
2743
2744         return true;
2745 }
2746
2747 /*
2748  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2749  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2750  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2751  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2752  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2753  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2754  */
2755 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2756                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2757 {
2758         unsigned int current_order = buddy_order(page);
2759         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2760         int old_block_type;
2761
2762         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2763
2764         /*
2765          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2766          * highatomic accounting.
2767          */
2768         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2769                 goto single_page;
2770
2771         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2772         if (current_order >= pageblock_order) {
2773                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2774                 goto single_page;
2775         }
2776
2777         /*
2778          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2779          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2780          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2781          */
2782         if (boost_watermark(zone) && (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD))
2783                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2784
2785         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2786         if (!whole_block)
2787                 goto single_page;
2788
2789         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2790                                                 &movable_pages);
2791         /*
2792          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2793          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2794          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2795          */
2796         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2797                 alike_pages = movable_pages;
2798         } else {
2799                 /*
2800                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2801                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2802                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2803                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2804                  * exact migratetype of non-movable pages.
2805                  */
2806                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2807                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2808                                                 - (free_pages + movable_pages);
2809                 else
2810                         alike_pages = 0;
2811         }
2812
2813         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2814         if (!free_pages)
2815                 goto single_page;
2816
2817         /*
2818          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2819          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2820          */
2821         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2822                         page_group_by_mobility_disabled)
2823                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2824
2825         return;
2826
2827 single_page:
2828         move_to_free_list(page, zone, current_order, start_type);
2829 }
2830
2831 /*
2832  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2833  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2834  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2835  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2836  */
2837 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2838                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2839 {
2840         int i;
2841         int fallback_mt;
2842
2843         if (area->nr_free == 0)
2844                 return -1;
2845
2846         *can_steal = false;
2847         for (i = 0;; i++) {
2848                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2849                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2850                         break;
2851
2852                 if (free_area_empty(area, fallback_mt))
2853                         continue;
2854
2855                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2856                         *can_steal = true;
2857
2858                 if (!only_stealable)
2859                         return fallback_mt;
2860
2861                 if (*can_steal)
2862                         return fallback_mt;
2863         }
2864
2865         return -1;
2866 }
2867
2868 /*
2869  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2870  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2871  */
2872 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2873                                 unsigned int alloc_order)
2874 {
2875         int mt;
2876         unsigned long max_managed, flags;
2877
2878         /*
2879          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2880          * Check is race-prone but harmless.
2881          */
2882         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2883         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2884                 return;
2885
2886         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2887
2888         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2889         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2890                 goto out_unlock;
2891
2892         /* Yoink! */
2893         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2894         /* Only reserve normal pageblocks (i.e., they can merge with others) */
2895         if (migratetype_is_mergeable(mt)) {
2896                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2897                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2898                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2899         }
2900
2901 out_unlock:
2902         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2903 }
2904
2905 /*
2906  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2907  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2908  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2909  * to recover from than an OOM.
2910  *
2911  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2912  * pageblock is exhausted.
2913  */
2914 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2915                                                 bool force)
2916 {
2917         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2918         unsigned long flags;
2919         struct zoneref *z;
2920         struct zone *zone;
2921         struct page *page;
2922         int order;
2923         bool ret;
2924
2925         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->highest_zoneidx,
2926                                                                 ac->nodemask) {
2927                 /*
2928                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2929                  * is really high.
2930                  */
2931                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2932                                         pageblock_nr_pages)
2933                         continue;
2934
2935                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2936                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2937                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2938
2939                         page = get_page_from_free_area(area, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2940                         if (!page)
2941                                 continue;
2942
2943                         /*
2944                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2945                          * we can counter several free pages in a pageblock
2946                          * in this loop although we changed the pageblock type
2947                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2948                          * adjust the count once.
2949                          */
2950                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2951                                 /*
2952                                  * It should never happen but changes to
2953                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2954                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2955                                  * while unreserving so be safe and watch for
2956                                  * underflows.
2957                                  */
2958                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2959                                                 pageblock_nr_pages,
2960                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2961                         }
2962
2963                         /*
2964                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2965                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2966                          * is doing the work and needs the pages. More
2967                          * importantly, if the block was always converted to
2968                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2969                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2970                          * may increase.
2971                          */
2972                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2973                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2974                                                                         NULL);
2975                         if (ret) {
2976                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2977                                 return ret;
2978                         }
2979                 }
2980                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2981         }
2982
2983         return false;
2984 }
2985
2986 /*
2987  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2988  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2989  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2990  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2991  *
2992  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2993  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2994  * condition simpler.
2995  */
2996 static __always_inline bool
2997 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2998                                                 unsigned int alloc_flags)
2999 {
3000         struct free_area *area;
3001         int current_order;
3002         int min_order = order;
3003         struct page *page;
3004         int fallback_mt;
3005         bool can_steal;
3006
3007         /*
3008          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
3009          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
3010          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
3011          */
3012         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
3013                 min_order = pageblock_order;
3014
3015         /*
3016          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
3017          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
3018          * would be too costly to do exactly.
3019          */
3020         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
3021                                 --current_order) {
3022                 area = &(zone->free_area[current_order]);
3023                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
3024                                 start_migratetype, false, &can_steal);
3025                 if (fallback_mt == -1)
3026                         continue;
3027
3028                 /*
3029                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
3030                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
3031                  * steal and split the smallest available page instead of the
3032                  * largest available page, because even if the next movable
3033                  * allocation falls back into a different pageblock than this
3034                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
3035                  */
3036                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
3037                                         && current_order > order)
3038                         goto find_smallest;
3039
3040                 goto do_steal;
3041         }
3042
3043         return false;
3044
3045 find_smallest:
3046         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
3047                                                         current_order++) {
3048                 area = &(zone->free_area[current_order]);
3049                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
3050                                 start_migratetype, false, &can_steal);
3051                 if (fallback_mt != -1)
3052                         break;
3053         }
3054
3055         /*
3056          * This should not happen - we already found a suitable fallback
3057          * when looking for the largest page.
3058          */
3059         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
3060
3061 do_steal:
3062         page = get_page_from_free_area(area, fallback_mt);
3063
3064         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
3065                                                                 can_steal);
3066
3067         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
3068                 start_migratetype, fallback_mt);
3069
3070         return true;
3071
3072 }
3073
3074 /*
3075  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
3076  * Call me with the zone->lock already held.
3077  */
3078 static __always_inline struct page *
3079 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
3080                                                 unsigned int alloc_flags)
3081 {
3082         struct page *page;
3083
3084         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
3085                 /*
3086                  * Balance movable allocations between regular and CMA areas by
3087                  * allocating from CMA when over half of the zone's free memory
3088                  * is in the CMA area.
3089                  */
3090                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA &&
3091                     zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES) >
3092                     zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES) / 2) {
3093                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
3094                         if (page)
3095                                 return page;
3096                 }
3097         }
3098 retry:
3099         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
3100         if (unlikely(!page)) {
3101                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA)
3102                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
3103
3104                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
3105                                                                 alloc_flags))
3106                         goto retry;
3107         }
3108         return page;
3109 }
3110
3111 /*
3112  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
3113  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
3114  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
3115  */
3116 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
3117                         unsigned long count, struct list_head *list,
3118                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3119 {
3120         int i, allocated = 0;
3121
3122         /* Caller must hold IRQ-safe pcp->lock so IRQs are disabled. */
3123         spin_lock(&zone->lock);
3124         for (i = 0; i < count; ++i) {
3125                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
3126                                                                 alloc_flags);
3127                 if (unlikely(page == NULL))
3128                         break;
3129
3130                 if (unlikely(check_pcp_refill(page, order)))
3131                         continue;
3132
3133                 /*
3134                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
3135                  * physical page order. The page is added to the tail of
3136                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
3137                  * is ordered by page number under some conditions. This is
3138                  * useful for IO devices that can forward direction from the
3139                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
3140                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
3141                  * pages are ordered properly.
3142                  */
3143                 list_add_tail(&page->pcp_list, list);
3144                 allocated++;
3145                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
3146                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
3147                                               -(1 << order));
3148         }
3149
3150         /*
3151          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
3152          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
3153          * on i. Do not confuse with 'allocated' which is the number of
3154          * pages added to the pcp list.
3155          */
3156         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
3157         spin_unlock(&zone->lock);
3158         return allocated;
3159 }
3160
3161 #ifdef CONFIG_NUMA
3162 /*
3163  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
3164  * currently executing processor on remote nodes after they have
3165  * expired.
3166  */
3167 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
3168 {
3169         int to_drain, batch;
3170
3171         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3172         to_drain = min(pcp->count, batch);
3173         if (to_drain > 0) {
3174                 unsigned long flags;
3175
3176                 /*
3177                  * free_pcppages_bulk expects IRQs disabled for zone->lock
3178                  * so even though pcp->lock is not intended to be IRQ-safe,
3179                  * it's needed in this context.
3180                  */
3181                 spin_lock_irqsave(&pcp->lock, flags);
3182                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp, 0);
3183                 spin_unlock_irqrestore(&pcp->lock, flags);
3184         }
3185 }
3186 #endif
3187
3188 /*
3189  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
3190  */
3191 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
3192 {
3193         struct per_cpu_pages *pcp;
3194
3195         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3196         if (pcp->count) {
3197                 unsigned long flags;
3198
3199                 /* See drain_zone_pages on why this is disabling IRQs */
3200                 spin_lock_irqsave(&pcp->lock, flags);
3201                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp, 0);
3202                 spin_unlock_irqrestore(&pcp->lock, flags);
3203         }
3204 }
3205
3206 /*
3207  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
3208  */
3209 static void drain_pages(unsigned int cpu)
3210 {
3211         struct zone *zone;
3212
3213         for_each_populated_zone(zone) {
3214                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3215         }
3216 }
3217
3218 /*
3219  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
3220  */
3221 void drain_local_pages(struct zone *zone)
3222 {
3223         int cpu = smp_processor_id();
3224
3225         if (zone)
3226                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3227         else
3228                 drain_pages(cpu);
3229 }
3230
3231 /*
3232  * The implementation of drain_all_pages(), exposing an extra parameter to
3233  * drain on all cpus.
3234  *
3235  * drain_all_pages() is optimized to only execute on cpus where pcplists are
3236  * not empty. The check for non-emptiness can however race with a free to
3237  * pcplist that has not yet increased the pcp->count from 0 to 1. Callers
3238  * that need the guarantee that every CPU has drained can disable the
3239  * optimizing racy check.
3240  */
3241 static void __drain_all_pages(struct zone *zone, bool force_all_cpus)
3242 {
3243         int cpu;
3244
3245         /*
3246          * Allocate in the BSS so we won't require allocation in
3247          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
3248          */
3249         static cpumask_t cpus_with_pcps;
3250
3251         /*
3252          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
3253          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
3254          * the drain to be complete when the call returns.
3255          */
3256         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
3257                 if (!zone)
3258                         return;
3259                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
3260         }
3261
3262         /*
3263          * We don't care about racing with CPU hotplug event
3264          * as offline notification will cause the notified
3265          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
3266          * disables preemption as part of its processing
3267          */
3268         for_each_online_cpu(cpu) {
3269                 struct per_cpu_pages *pcp;
3270                 struct zone *z;
3271                 bool has_pcps = false;
3272
3273                 if (force_all_cpus) {
3274                         /*
3275                          * The pcp.count check is racy, some callers need a
3276                          * guarantee that no cpu is missed.
3277                          */
3278                         has_pcps = true;
3279                 } else if (zone) {
3280                         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3281                         if (pcp->count)
3282                                 has_pcps = true;
3283                 } else {
3284                         for_each_populated_zone(z) {
3285                                 pcp = per_cpu_ptr(z->per_cpu_pageset, cpu);
3286                                 if (pcp->count) {
3287                                         has_pcps = true;
3288                                         break;
3289                                 }
3290                         }
3291                 }
3292
3293                 if (has_pcps)
3294                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3295                 else
3296                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3297         }
3298
3299         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
3300                 if (zone)
3301                         drain_pages_zone(cpu, zone);
3302                 else
3303                         drain_pages(cpu);
3304         }
3305
3306         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
3307 }
3308
3309 /*
3310  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
3311  *
3312  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
3313  */
3314 void drain_all_pages(struct zone *zone)
3315 {
3316         __drain_all_pages(zone, false);
3317 }
3318
3319 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3320
3321 /*
3322  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
3323  */
3324 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
3325
3326 void mark_free_pages(struct zone *zone)
3327 {
3328         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
3329         unsigned long flags;
3330         unsigned int order, t;
3331         struct page *page;
3332
3333         if (zone_is_empty(zone))
3334                 return;
3335
3336         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3337
3338         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
3339         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
3340                 if (pfn_valid(pfn)) {
3341                         page = pfn_to_page(pfn);
3342
3343                         if (!--page_count) {
3344                                 touch_nmi_watchdog();
3345                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
3346                         }
3347
3348                         if (page_zone(page) != zone)
3349                                 continue;
3350
3351                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
3352                                 swsusp_unset_page_free(page);
3353                 }
3354
3355         for_each_migratetype_order(order, t) {
3356                 list_for_each_entry(page,
3357                                 &zone->free_area[order].free_list[t], buddy_list) {
3358                         unsigned long i;
3359
3360                         pfn = page_to_pfn(page);
3361                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
3362                                 if (!--page_count) {
3363                                         touch_nmi_watchdog();
3364                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
3365                                 }
3366                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
3367                         }
3368                 }
3369         }
3370         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3371 }
3372 #endif /* CONFIG_PM */
3373
3374 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn,
3375                                                         unsigned int order)
3376 {
3377         int migratetype;
3378
3379         if (!free_pcp_prepare(page, order))
3380                 return false;
3381
3382         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
3383         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
3384         return true;
3385 }
3386
3387 static int nr_pcp_free(struct per_cpu_pages *pcp, int high, int batch,
3388                        bool free_high)
3389 {
3390         int min_nr_free, max_nr_free;
3391
3392         /* Free everything if batch freeing high-order pages. */
3393         if (unlikely(free_high))
3394                 return pcp->count;
3395
3396         /* Check for PCP disabled or boot pageset */
3397         if (unlikely(high < batch))
3398                 return 1;
3399
3400         /* Leave at least pcp->batch pages on the list */
3401         min_nr_free = batch;
3402         max_nr_free = high - batch;
3403
3404         /*
3405          * Double the number of pages freed each time there is subsequent
3406          * freeing of pages without any allocation.
3407          */
3408         batch <<= pcp->free_factor;
3409         if (batch < max_nr_free)
3410                 pcp->free_factor++;
3411         batch = clamp(batch, min_nr_free, max_nr_free);
3412
3413         return batch;
3414 }
3415
3416 static int nr_pcp_high(struct per_cpu_pages *pcp, struct zone *zone,
3417                        bool free_high)
3418 {
3419         int high = READ_ONCE(pcp->high);
3420
3421         if (unlikely(!high || free_high))
3422                 return 0;
3423
3424         if (!test_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags))
3425                 return high;
3426
3427         /*
3428          * If reclaim is active, limit the number of pages that can be
3429          * stored on pcp lists
3430          */
3431         return min(READ_ONCE(pcp->batch) << 2, high);
3432 }
3433
3434 static void free_unref_page_commit(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp,
3435                                    struct page *page, int migratetype,
3436                                    unsigned int order)
3437 {
3438         int high;
3439         int pindex;
3440         bool free_high;
3441
3442         __count_vm_event(PGFREE);
3443         pindex = order_to_pindex(migratetype, order);
3444         list_add(&page->pcp_list, &pcp->lists[pindex]);
3445         pcp->count += 1 << order;
3446
3447         /*
3448          * As high-order pages other than THP's stored on PCP can contribute
3449          * to fragmentation, limit the number stored when PCP is heavily
3450          * freeing without allocation. The remainder after bulk freeing
3451          * stops will be drained from vmstat refresh context.
3452          */
3453         free_high = (pcp->free_factor && order && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3454
3455         high = nr_pcp_high(pcp, zone, free_high);
3456         if (pcp->count >= high) {
3457                 int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3458
3459                 free_pcppages_bulk(zone, nr_pcp_free(pcp, high, batch, free_high), pcp, pindex);
3460         }
3461 }
3462
3463 /*
3464  * Free a pcp page
3465  */
3466 void free_unref_page(struct page *page, unsigned int order)
3467 {
3468         unsigned long flags;
3469         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
3470         struct per_cpu_pages *pcp;
3471         struct zone *zone;
3472         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3473         int migratetype;
3474
3475         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, order))
3476                 return;
3477
3478         /*
3479          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
3480          * Place ISOLATE pages on the isolated list because they are being
3481          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
3482          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
3483          * excessively into the page allocator
3484          */
3485         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3486         if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES)) {
3487                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3488                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype, FPI_NONE);
3489                         return;
3490                 }
3491                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3492         }
3493
3494         zone = page_zone(page);
3495         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
3496         pcp = pcp_spin_trylock_irqsave(zone->per_cpu_pageset, flags);
3497         if (pcp) {
3498                 free_unref_page_commit(zone, pcp, page, migratetype, order);
3499                 pcp_spin_unlock_irqrestore(pcp, flags);
3500         } else {
3501                 free_one_page(zone, page, pfn, order, migratetype, FPI_NONE);
3502         }
3503         pcp_trylock_finish(UP_flags);
3504 }
3505
3506 /*
3507  * Free a list of 0-order pages
3508  */
3509 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3510 {
3511         struct page *page, *next;
3512         struct per_cpu_pages *pcp = NULL;
3513         struct zone *locked_zone = NULL;
3514         unsigned long flags;
3515         int batch_count = 0;
3516         int migratetype;
3517
3518         /* Prepare pages for freeing */
3519         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3520                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3521                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, 0)) {
3522                         list_del(&page->lru);
3523                         continue;
3524                 }
3525
3526                 /*
3527                  * Free isolated pages directly to the allocator, see
3528                  * comment in free_unref_page.
3529                  */
3530                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3531                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3532                         list_del(&page->lru);
3533                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, 0, migratetype, FPI_NONE);
3534                         continue;
3535                 }
3536         }
3537
3538         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3539                 struct zone *zone = page_zone(page);
3540
3541                 /* Different zone, different pcp lock. */
3542                 if (zone != locked_zone) {
3543                         if (pcp)
3544                                 pcp_spin_unlock_irqrestore(pcp, flags);
3545
3546                         locked_zone = zone;
3547                         pcp = pcp_spin_lock_irqsave(locked_zone->per_cpu_pageset, flags);
3548                 }
3549
3550                 /*
3551                  * Non-isolated types over MIGRATE_PCPTYPES get added
3552                  * to the MIGRATE_MOVABLE pcp list.
3553                  */
3554                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3555                 if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES))
3556                         migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3557
3558                 trace_mm_page_free_batched(page);
3559                 free_unref_page_commit(zone, pcp, page, migratetype, 0);
3560
3561                 /*
3562                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
3563                  * a large list of pages to free.
3564                  */
3565                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3566                         pcp_spin_unlock_irqrestore(pcp, flags);
3567                         batch_count = 0;
3568                         pcp = pcp_spin_lock_irqsave(locked_zone->per_cpu_pageset, flags);
3569                 }
3570         }
3571
3572         if (pcp)
3573                 pcp_spin_unlock_irqrestore(pcp, flags);
3574 }
3575
3576 /*
3577  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3578  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3579  * Each sub-page must be freed individually.
3580  *
3581  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3582  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3583  */
3584 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3585 {
3586         int i;
3587
3588         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3589         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3590
3591         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3592                 set_page_refcounted(page + i);
3593         split_page_owner(page, 1 << order);
3594         split_page_memcg(page, 1 << order);
3595 }
3596 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3597
3598 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3599 {
3600         unsigned long watermark;
3601         struct zone *zone;
3602         int mt;
3603
3604         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3605
3606         zone = page_zone(page);
3607         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3608
3609         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3610                 /*
3611                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3612                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3613                  * watermark, because we already know our high-order page
3614                  * exists.
3615                  */
3616                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3617                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3618                         return 0;
3619
3620                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3621         }
3622
3623         /* Remove page from free list */
3624
3625         del_page_from_free_list(page, zone, order);
3626
3627         /*
3628          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3629          * pageblock
3630          */
3631         if (order >= pageblock_order - 1) {
3632                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3633                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3634                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3635                         /*
3636                          * Only change normal pageblocks (i.e., they can merge
3637                          * with others)
3638                          */
3639                         if (migratetype_is_mergeable(mt))
3640                                 set_pageblock_migratetype(page,
3641                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3642                 }
3643         }
3644
3645
3646         return 1UL << order;
3647 }
3648
3649 /**
3650  * __putback_isolated_page - Return a now-isolated page back where we got it
3651  * @page: Page that was isolated
3652  * @order: Order of the isolated page
3653  * @mt: The page's pageblock's migratetype
3654  *
3655  * This function is meant to return a page pulled from the free lists via
3656  * __isolate_free_page back to the free lists they were pulled from.
3657  */
3658 void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order, int mt)
3659 {
3660         struct zone *zone = page_zone(page);
3661
3662         /* zone lock should be held when this function is called */
3663         lockdep_assert_held(&zone->lock);
3664
3665         /* Return isolated page to tail of freelist. */
3666         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt,
3667                         FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY | FPI_TO_TAIL);
3668 }
3669
3670 /*
3671  * Update NUMA hit/miss statistics
3672  *
3673  * Must be called with interrupts disabled.
3674  */
3675 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
3676                                    long nr_account)
3677 {
3678 #ifdef CONFIG_NUMA
3679         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3680
3681         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3682         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3683                 return;
3684
3685         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3686                 local_stat = NUMA_OTHER;
3687
3688         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3689                 __count_numa_events(z, NUMA_HIT, nr_account);
3690         else {
3691                 __count_numa_events(z, NUMA_MISS, nr_account);
3692                 __count_numa_events(preferred_zone, NUMA_FOREIGN, nr_account);
3693         }
3694         __count_numa_events(z, local_stat, nr_account);
3695 #endif
3696 }
3697
3698 static __always_inline
3699 struct page *rmqueue_buddy(struct zone *preferred_zone, struct zone *zone,
3700                            unsigned int order, unsigned int alloc_flags,
3701                            int migratetype)
3702 {
3703         struct page *page;
3704         unsigned long flags;
3705
3706         do {
3707                 page = NULL;
3708                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3709                 /*
3710                  * order-0 request can reach here when the pcplist is skipped
3711                  * due to non-CMA allocation context. HIGHATOMIC area is
3712                  * reserved for high-order atomic allocation, so order-0
3713                  * request should skip it.
3714                  */
3715                 if (order > 0 && alloc_flags & ALLOC_HARDER)
3716                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3717                 if (!page) {
3718                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3719                         if (!page) {
3720                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3721                                 return NULL;
3722                         }
3723                 }
3724                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3725                                           get_pcppage_migratetype(page));
3726                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3727         } while (check_new_pages(page, order));
3728
3729         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3730         zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3731
3732         return page;
3733 }
3734
3735 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3736 static inline
3737 struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, unsigned int order,
3738                         int migratetype,
3739                         unsigned int alloc_flags,
3740                         struct per_cpu_pages *pcp,
3741                         struct list_head *list)
3742 {
3743         struct page *page;
3744
3745         do {
3746                 if (list_empty(list)) {
3747                         int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3748                         int alloced;
3749
3750                         /*
3751                          * Scale batch relative to order if batch implies
3752                          * free pages can be stored on the PCP. Batch can
3753                          * be 1 for small zones or for boot pagesets which
3754                          * should never store free pages as the pages may
3755                          * belong to arbitrary zones.
3756                          */
3757                         if (batch > 1)
3758                                 batch = max(batch >> order, 2);
3759                         alloced = rmqueue_bulk(zone, order,
3760                                         batch, list,
3761                                         migratetype, alloc_flags);
3762
3763                         pcp->count += alloced << order;
3764                         if (unlikely(list_empty(list)))
3765                                 return NULL;
3766                 }
3767
3768                 page = list_first_entry(list, struct page, pcp_list);
3769                 list_del(&page->pcp_list);
3770                 pcp->count -= 1 << order;
3771         } while (check_new_pcp(page, order));
3772
3773         return page;
3774 }
3775
3776 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3777 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3778                         struct zone *zone, unsigned int order,
3779                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3780                         unsigned int alloc_flags)
3781 {
3782         struct per_cpu_pages *pcp;
3783         struct list_head *list;
3784         struct page *page;
3785         unsigned long flags;
3786         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
3787
3788         /*
3789          * spin_trylock may fail due to a parallel drain. In the future, the
3790          * trylock will also protect against IRQ reentrancy.
3791          */
3792         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
3793         pcp = pcp_spin_trylock_irqsave(zone->per_cpu_pageset, flags);
3794         if (!pcp) {
3795                 pcp_trylock_finish(UP_flags);
3796                 return NULL;
3797         }
3798
3799         /*
3800          * On allocation, reduce the number of pages that are batch freed.
3801          * See nr_pcp_free() where free_factor is increased for subsequent
3802          * frees.
3803          */
3804         pcp->free_factor >>= 1;
3805         list = &pcp->lists[order_to_pindex(migratetype, order)];
3806         page = __rmqueue_pcplist(zone, order, migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3807         pcp_spin_unlock_irqrestore(pcp, flags);
3808         pcp_trylock_finish(UP_flags);
3809         if (page) {
3810                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1);
3811                 zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3812         }
3813         return page;
3814 }
3815
3816 /*
3817  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3818  */
3819 static inline
3820 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3821                         struct zone *zone, unsigned int order,
3822                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3823                         int migratetype)
3824 {
3825         struct page *page;
3826
3827         /*
3828          * We most definitely don't want callers attempting to
3829          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3830          */
3831         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3832
3833         if (likely(pcp_allowed_order(order))) {
3834                 /*
3835                  * MIGRATE_MOVABLE pcplist could have the pages on CMA area and
3836                  * we need to skip it when CMA area isn't allowed.
3837                  */
3838                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA) || alloc_flags & ALLOC_CMA ||
3839                                 migratetype != MIGRATE_MOVABLE) {
3840                         page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3841                                         gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3842                         if (likely(page))
3843                                 goto out;
3844                 }
3845         }
3846
3847         page = rmqueue_buddy(preferred_zone, zone, order, alloc_flags,
3848                                                         migratetype);
3849
3850 out:
3851         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3852         if (unlikely(test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags))) {
3853                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3854                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3855         }
3856
3857         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3858         return page;
3859 }
3860
3861 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3862
3863 static struct {
3864         struct fault_attr attr;
3865
3866         bool ignore_gfp_highmem;
3867         bool ignore_gfp_reclaim;
3868         u32 min_order;
3869 } fail_page_alloc = {
3870         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3871         .ignore_gfp_reclaim = true,
3872         .ignore_gfp_highmem = true,
3873         .min_order = 1,
3874 };
3875
3876 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3877 {
3878         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3879 }
3880 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3881
3882 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3883 {
3884         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3885                 return false;
3886         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3887                 return false;
3888         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3889                 return false;
3890         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3891                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3892                 return false;
3893
3894         if (gfp_mask & __GFP_NOWARN)
3895                 fail_page_alloc.attr.no_warn = true;
3896
3897         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3898 }
3899
3900 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3901
3902 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3903 {
3904         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3905         struct dentry *dir;
3906
3907         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3908                                         &fail_page_alloc.attr);
3909
3910         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3911                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3912         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3913                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3914         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3915
3916         return 0;
3917 }
3918
3919 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3920
3921 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3922
3923 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3924
3925 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3926 {
3927         return false;
3928 }
3929
3930 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3931
3932 noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3933 {
3934         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3935 }
3936 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3937
3938 static inline long __zone_watermark_unusable_free(struct zone *z,
3939                                 unsigned int order, unsigned int alloc_flags)
3940 {
3941         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3942         long unusable_free = (1 << order) - 1;
3943
3944         /*
3945          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3946          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3947          * atomic reserve but it avoids a search.
3948          */
3949         if (likely(!alloc_harder))
3950                 unusable_free += z->nr_reserved_highatomic;
3951
3952 #ifdef CONFIG_CMA
3953         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3954         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3955                 unusable_free += zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3956 #endif
3957
3958         return unusable_free;
3959 }
3960
3961 /*
3962  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3963  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3964  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3965  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3966  */
3967 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3968                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
3969                          long free_pages)
3970 {
3971         long min = mark;
3972         int o;
3973         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3974
3975         /* free_pages may go negative - that's OK */
3976         free_pages -= __zone_watermark_unusable_free(z, order, alloc_flags);
3977
3978         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3979                 min -= min / 2;
3980
3981         if (unlikely(alloc_harder)) {
3982                 /*
3983                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3984                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3985                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3986                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3987                  */
3988                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3989                         min -= min / 2;
3990                 else
3991                         min -= min / 4;
3992         }
3993
3994         /*
3995          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3996          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3997          * even if a suitable page happened to be free.
3998          */
3999         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
4000                 return false;
4001
4002         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
4003         if (!order)
4004                 return true;
4005
4006         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
4007         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
4008                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
4009                 int mt;
4010
4011                 if (!area->nr_free)
4012                         continue;
4013
4014                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
4015                         if (!free_area_empty(area, mt))
4016                                 return true;
4017                 }
4018
4019 #ifdef CONFIG_CMA
4020                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
4021                     !free_area_empty(area, MIGRATE_CMA)) {
4022                         return true;
4023                 }
4024 #endif
4025                 if (alloc_harder && !free_area_empty(area, MIGRATE_HIGHATOMIC))
4026                         return true;
4027         }
4028         return false;
4029 }
4030
4031 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
4032                       int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags)
4033 {
4034         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
4035                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
4036 }
4037
4038 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
4039                                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
4040                                 unsigned int alloc_flags, gfp_t gfp_mask)
4041 {
4042         long free_pages;
4043
4044         free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
4045
4046         /*
4047          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
4048          * need to be calculated.
4049          */
4050         if (!order) {
4051                 long fast_free;
4052
4053                 fast_free = free_pages;
4054                 fast_free -= __zone_watermark_unusable_free(z, 0, alloc_flags);
4055                 if (fast_free > mark + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
4056                         return true;
4057         }
4058
4059         if (__zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
4060                                         free_pages))
4061                 return true;
4062         /*
4063          * Ignore watermark boosting for GFP_ATOMIC order-0 allocations
4064          * when checking the min watermark. The min watermark is the
4065          * point where boosting is ignored so that kswapd is woken up
4066          * when below the low watermark.
4067          */
4068         if (unlikely(!order && (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) && z->watermark_boost
4069                 && ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == WMARK_MIN))) {
4070                 mark = z->_watermark[WMARK_MIN];
4071                 return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx,
4072                                         alloc_flags, free_pages);
4073         }
4074
4075         return false;
4076 }
4077
4078 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
4079                         unsigned long mark, int highest_zoneidx)
4080 {
4081         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
4082
4083         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
4084                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
4085
4086         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, 0,
4087                                                                 free_pages);
4088 }
4089
4090 #ifdef CONFIG_NUMA
4091 int __read_mostly node_reclaim_distance = RECLAIM_DISTANCE;
4092
4093 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
4094 {
4095         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
4096                                 node_reclaim_distance;
4097 }
4098 #else   /* CONFIG_NUMA */
4099 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
4100 {
4101         return true;
4102 }
4103 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4104
4105 /*
4106  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
4107  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
4108  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
4109  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
4110  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
4111  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
4112  */
4113 static inline unsigned int
4114 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
4115 {
4116         unsigned int alloc_flags;
4117
4118         /*
4119          * __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4120          * to save a branch.
4121          */
4122         alloc_flags = (__force int) (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM);
4123
4124 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
4125         if (!zone)
4126                 return alloc_flags;
4127
4128         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
4129                 return alloc_flags;
4130
4131         /*
4132          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
4133          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
4134          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
4135          */
4136         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
4137         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
4138                 return alloc_flags;
4139
4140         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
4141 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
4142         return alloc_flags;
4143 }
4144
4145 /* Must be called after current_gfp_context() which can change gfp_mask */
4146 static inline unsigned int gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_t gfp_mask,
4147                                                   unsigned int alloc_flags)
4148 {
4149 #ifdef CONFIG_CMA
4150         if (gfp_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4151                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4152 #endif
4153         return alloc_flags;
4154 }
4155
4156 /*
4157  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
4158  * a page.
4159  */
4160 static struct page *
4161 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
4162                                                 const struct alloc_context *ac)
4163 {
4164         struct zoneref *z;
4165         struct zone *zone;
4166         struct pglist_data *last_pgdat = NULL;
4167         bool last_pgdat_dirty_ok = false;
4168         bool no_fallback;
4169
4170 retry:
4171         /*
4172          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
4173          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
4174          */
4175         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
4176         z = ac->preferred_zoneref;
4177         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->highest_zoneidx,
4178                                         ac->nodemask) {
4179                 struct page *page;
4180                 unsigned long mark;
4181
4182                 if (cpusets_enabled() &&
4183                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
4184                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
4185                                 continue;
4186                 /*
4187                  * When allocating a page cache page for writing, we
4188                  * want to get it from a node that is within its dirty
4189                  * limit, such that no single node holds more than its
4190                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
4191                  * The dirty limits take into account the node's
4192                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
4193                  * should be able to balance it without having to
4194                  * write pages from its LRU list.
4195                  *
4196                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
4197                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
4198                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
4199                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
4200                  * nodes are together not big enough to reach the
4201                  * global limit.  The proper fix for these situations
4202                  * will require awareness of nodes in the
4203                  * dirty-throttling and the flusher threads.
4204                  */
4205                 if (ac->spread_dirty_pages) {
4206                         if (last_pgdat != zone->zone_pgdat) {
4207                                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4208                                 last_pgdat_dirty_ok = node_dirty_ok(zone->zone_pgdat);
4209                         }
4210
4211                         if (!last_pgdat_dirty_ok)
4212                                 continue;
4213                 }
4214
4215                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
4216                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
4217                         int local_nid;
4218
4219                         /*
4220                          * If moving to a remote node, retry but allow
4221                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
4222                          * than fragmentation avoidance.
4223                          */
4224                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
4225                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
4226                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4227                                 goto retry;
4228                         }
4229                 }
4230
4231                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
4232                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
4233                                        ac->highest_zoneidx, alloc_flags,
4234                                        gfp_mask)) {
4235                         int ret;
4236
4237 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4238                         /*
4239                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
4240                          * grow this zone if it contains deferred pages.
4241                          */
4242                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4243                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4244                                         goto try_this_zone;
4245                         }
4246 #endif
4247                         /* Checked here to keep the fast path fast */
4248                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
4249                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
4250                                 goto try_this_zone;
4251
4252                         if (!node_reclaim_enabled() ||
4253                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
4254                                 continue;
4255
4256                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
4257                         switch (ret) {
4258                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
4259                                 /* did not scan */
4260                                 continue;
4261                         case NODE_RECLAIM_FULL:
4262                                 /* scanned but unreclaimable */
4263                                 continue;
4264                         default:
4265                                 /* did we reclaim enough */
4266                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
4267                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4268                                         goto try_this_zone;
4269
4270                                 continue;
4271                         }
4272                 }
4273
4274 try_this_zone:
4275                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
4276                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
4277                 if (page) {
4278                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4279
4280                         /*
4281                          * If this is a high-order atomic allocation then check
4282                          * if the pageblock should be reserved for the future
4283                          */
4284                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
4285                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
4286
4287                         return page;
4288                 } else {
4289 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4290                         /* Try again if zone has deferred pages */
4291                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4292                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4293                                         goto try_this_zone;
4294                         }
4295 #endif
4296                 }
4297         }
4298
4299         /*
4300          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
4301          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
4302          */
4303         if (no_fallback) {
4304                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4305                 goto retry;
4306         }
4307
4308         return NULL;
4309 }
4310
4311 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
4312 {
4313         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4314
4315         /*
4316          * This documents exceptions given to allocations in certain
4317          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
4318          * of allowed nodes.
4319          */
4320         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4321                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
4322                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
4323                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4324         if (!in_task() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4325                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4326
4327         show_mem(filter, nodemask);
4328 }
4329
4330 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
4331 {
4332         struct va_format vaf;
4333         va_list args;
4334         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, 10*HZ, 1);
4335
4336         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) ||
4337              !__ratelimit(&nopage_rs) ||
4338              ((gfp_mask & __GFP_DMA) && !has_managed_dma()))
4339                 return;
4340
4341         va_start(args, fmt);
4342         vaf.fmt = fmt;
4343         vaf.va = &args;
4344         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
4345                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
4346                         nodemask_pr_args(nodemask));
4347         va_end(args);
4348
4349         cpuset_print_current_mems_allowed();
4350         pr_cont("\n");
4351         dump_stack();
4352         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
4353 }
4354
4355 static inline struct page *
4356 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4357                               unsigned int alloc_flags,
4358                               const struct alloc_context *ac)
4359 {
4360         struct page *page;
4361
4362         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4363                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
4364         /*
4365          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
4366          * are depleted
4367          */
4368         if (!page)
4369                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4370                                 alloc_flags, ac);
4371
4372         return page;
4373 }
4374
4375 static inline struct page *
4376 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4377         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
4378 {
4379         struct oom_control oc = {
4380                 .zonelist = ac->zonelist,
4381                 .nodemask = ac->nodemask,
4382                 .memcg = NULL,
4383                 .gfp_mask = gfp_mask,
4384                 .order = order,
4385         };
4386         struct page *page;
4387
4388         *did_some_progress = 0;
4389
4390         /*
4391          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
4392          * making progress for us.
4393          */
4394         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
4395                 *did_some_progress = 1;
4396                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4397                 return NULL;
4398         }
4399
4400         /*
4401          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
4402          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
4403          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
4404          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
4405          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
4406          */
4407         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
4408                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
4409                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
4410         if (page)
4411                 goto out;
4412
4413         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
4414         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
4415                 goto out;
4416         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
4417         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4418                 goto out;
4419         /*
4420          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
4421          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
4422          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
4423          * fallback than shooting a random task.
4424          *
4425          * The OOM killer may not free memory on a specific node.
4426          */
4427         if (gfp_mask & (__GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_THISNODE))
4428                 goto out;
4429         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
4430         if (ac->highest_zoneidx < ZONE_NORMAL)
4431                 goto out;
4432         if (pm_suspended_storage())
4433                 goto out;
4434         /*
4435          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
4436          * other request to make a forward progress.
4437          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
4438          * do much for this context but let's try it to at least get
4439          * access to memory reserved if the current task is killed (see
4440          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
4441          * failures more gracefully we should just bail out here.
4442          */
4443
4444         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
4445         if (out_of_memory(&oc) ||
4446             WARN_ON_ONCE_GFP(gfp_mask & __GFP_NOFAIL, gfp_mask)) {
4447                 *did_some_progress = 1;
4448
4449                 /*
4450                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4451                  * reserves
4452                  */
4453                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
4454                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
4455                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
4456         }
4457 out:
4458         mutex_unlock(&oom_lock);
4459         return page;
4460 }
4461
4462 /*
4463  * Maximum number of compaction retries with a progress before OOM
4464  * killer is consider as the only way to move forward.
4465  */
4466 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
4467
4468 #ifdef CONFIG_COMPACTION
4469 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
4470 static struct page *
4471 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4472                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4473                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4474 {
4475         struct page *page = NULL;
4476         unsigned long pflags;
4477         unsigned int noreclaim_flag;
4478
4479         if (!order)
4480                 return NULL;
4481
4482         psi_memstall_enter(&pflags);
4483         delayacct_compact_start();
4484         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4485
4486         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4487                                                                 prio, &page);
4488
4489         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4490         psi_memstall_leave(&pflags);
4491         delayacct_compact_end();
4492
4493         if (*compact_result == COMPACT_SKIPPED)
4494                 return NULL;
4495         /*
4496          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
4497          * count a compaction stall
4498          */
4499         count_vm_event(COMPACTSTALL);
4500
4501         /* Prep a captured page if available */
4502         if (page)
4503                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4504
4505         /* Try get a page from the freelist if available */
4506         if (!page)
4507                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4508
4509         if (page) {
4510                 struct zone *zone = page_zone(page);
4511
4512                 zone->compact_blockskip_flush = false;
4513                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
4514                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
4515                 return page;
4516         }
4517
4518         /*
4519          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
4520          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
4521          */
4522         count_vm_event(COMPACTFAIL);
4523
4524         cond_resched();
4525
4526         return NULL;
4527 }
4528
4529 static inline bool
4530 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
4531                      enum compact_result compact_result,
4532                      enum compact_priority *compact_priority,
4533                      int *compaction_retries)
4534 {
4535         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
4536         int min_priority;
4537         bool ret = false;
4538         int retries = *compaction_retries;
4539         enum compact_priority priority = *compact_priority;
4540
4541         if (!order)
4542                 return false;
4543
4544         if (fatal_signal_pending(current))
4545                 return false;
4546
4547         if (compaction_made_progress(compact_result))
4548                 (*compaction_retries)++;
4549
4550         /*
4551          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
4552          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
4553          * failure could be caused by insufficient priority
4554          */
4555         if (compaction_failed(compact_result))
4556                 goto check_priority;
4557
4558         /*
4559          * compaction was skipped because there are not enough order-0 pages
4560          * to work with, so we retry only if it looks like reclaim can help.
4561          */
4562         if (compaction_needs_reclaim(compact_result)) {
4563                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
4564                 goto out;
4565         }
4566
4567         /*
4568          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
4569          * due to locks contention before we declare that we should give up.
4570          * But the next retry should use a higher priority if allowed, so
4571          * we don't just keep bailing out endlessly.
4572          */
4573         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
4574                 goto check_priority;
4575         }
4576
4577         /*
4578          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
4579          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
4580          * killer to move on while costly can fail and users are ready
4581          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
4582          * would need much more detailed feedback from compaction to
4583          * make a better decision.
4584          */
4585         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4586                 max_retries /= 4;
4587         if (*compaction_retries <= max_retries) {
4588                 ret = true;
4589                 goto out;
4590         }
4591
4592         /*
4593          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
4594          * all retries or failed at the lower priorities.
4595          */
4596 check_priority:
4597         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
4598                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
4599
4600         if (*compact_priority > min_priority) {
4601                 (*compact_priority)--;
4602                 *compaction_retries = 0;
4603                 ret = true;
4604         }
4605 out:
4606         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
4607         return ret;
4608 }
4609 #else
4610 static inline struct page *
4611 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4612                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4613                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4614 {
4615         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
4616         return NULL;
4617 }
4618
4619 static inline bool
4620 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
4621                      enum compact_result compact_result,
4622                      enum compact_priority *compact_priority,
4623                      int *compaction_retries)
4624 {
4625         struct zone *zone;
4626         struct zoneref *z;
4627
4628         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4629                 return false;
4630
4631         /*
4632          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
4633          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
4634          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
4635          * watermarks are OK.
4636          */
4637         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4638                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4639                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
4640                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4641                         return true;
4642         }
4643         return false;
4644 }
4645 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
4646
4647 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
4648 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
4649         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
4650
4651 static bool __need_reclaim(gfp_t gfp_mask)
4652 {
4653         /* no reclaim without waiting on it */
4654         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4655                 return false;
4656
4657         /* this guy won't enter reclaim */
4658         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4659                 return false;
4660
4661         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4662                 return false;
4663
4664         return true;
4665 }
4666
4667 void __fs_reclaim_acquire(unsigned long ip)
4668 {
4669         lock_acquire_exclusive(&__fs_reclaim_map, 0, 0, NULL, ip);
4670 }
4671
4672 void __fs_reclaim_release(unsigned long ip)
4673 {
4674         lock_release(&__fs_reclaim_map, ip);
4675 }
4676
4677 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4678 {
4679         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4680
4681         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4682                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4683                         __fs_reclaim_acquire(_RET_IP_);
4684
4685 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
4686                 lock_map_acquire(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4687                 lock_map_release(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4688 #endif
4689
4690         }
4691 }
4692 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4693
4694 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4695 {
4696         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4697
4698         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4699                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4700                         __fs_reclaim_release(_RET_IP_);
4701         }
4702 }
4703 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4704 #endif
4705
4706 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4707 static unsigned long
4708 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4709                                         const struct alloc_context *ac)
4710 {
4711         unsigned int noreclaim_flag;
4712         unsigned long progress;
4713
4714         cond_resched();
4715
4716         /* We now go into synchronous reclaim */
4717         cpuset_memory_pressure_bump();
4718         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4719         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4720
4721         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4722                                                                 ac->nodemask);
4723
4724         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4725         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4726
4727         cond_resched();
4728
4729         return progress;
4730 }
4731
4732 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4733 static inline struct page *
4734 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4735                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4736                 unsigned long *did_some_progress)
4737 {
4738         struct page *page = NULL;
4739         unsigned long pflags;
4740         bool drained = false;
4741
4742         psi_memstall_enter(&pflags);
4743         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4744         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4745                 goto out;
4746
4747 retry:
4748         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4749
4750         /*
4751          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4752          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4753          * Shrink them and try again
4754          */
4755         if (!page && !drained) {
4756                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4757                 drain_all_pages(NULL);
4758                 drained = true;
4759                 goto retry;
4760         }
4761 out:
4762         psi_memstall_leave(&pflags);
4763
4764         return page;
4765 }
4766
4767 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4768                              const struct alloc_context *ac)
4769 {
4770         struct zoneref *z;
4771         struct zone *zone;
4772         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4773         enum zone_type highest_zoneidx = ac->highest_zoneidx;
4774
4775         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, highest_zoneidx,
4776                                         ac->nodemask) {
4777                 if (!managed_zone(zone))
4778                         continue;
4779                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat) {
4780                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, highest_zoneidx);
4781                         last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4782                 }
4783         }
4784 }
4785
4786 static inline unsigned int
4787 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4788 {
4789         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4790
4791         /*
4792          * __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH
4793          * and __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4794          * to save two branches.
4795          */
4796         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4797         BUILD_BUG_ON(__GFP_KSWAPD_RECLAIM != (__force gfp_t) ALLOC_KSWAPD);
4798
4799         /*
4800          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4801          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4802          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4803          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4804          */
4805         alloc_flags |= (__force int)
4806                 (gfp_mask & (__GFP_HIGH | __GFP_KSWAPD_RECLAIM));
4807
4808         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4809                 /*
4810                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4811                  * if it can't schedule.
4812                  */
4813                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4814                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4815                 /*
4816                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4817                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4818                  */
4819                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4820         } else if (unlikely(rt_task(current)) && in_task())
4821                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4822
4823         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, alloc_flags);
4824
4825         return alloc_flags;
4826 }
4827
4828 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4829 {
4830         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4831                 return false;
4832
4833         /*
4834          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4835          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4836          */
4837         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4838                 return false;
4839
4840         return true;
4841 }
4842
4843 /*
4844  * Distinguish requests which really need access to full memory
4845  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4846  */
4847 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4848 {
4849         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4850                 return 0;
4851         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4852                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4853         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4854                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4855         if (!in_interrupt()) {
4856                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4857                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4858                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4859                         return ALLOC_OOM;
4860         }
4861
4862         return 0;
4863 }
4864
4865 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4866 {
4867         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4868 }
4869
4870 /*
4871  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4872  * for the given allocation request.
4873  *
4874  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4875  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4876  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4877  *
4878  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4879  */
4880 static inline bool
4881 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4882                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4883                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4884 {
4885         struct zone *zone;
4886         struct zoneref *z;
4887         bool ret = false;
4888
4889         /*
4890          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4891          * their order will become available due to high fragmentation so
4892          * always increment the no progress counter for them
4893          */
4894         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4895                 *no_progress_loops = 0;
4896         else
4897                 (*no_progress_loops)++;
4898
4899         /*
4900          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4901          * several times in the row.
4902          */
4903         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4904                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4905                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4906         }
4907
4908         /*
4909          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4910          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4911          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4912          * screwed and have to go OOM.
4913          */
4914         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4915                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4916                 unsigned long available;
4917                 unsigned long reclaimable;
4918                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4919                 bool wmark;
4920
4921                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4922                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4923
4924                 /*
4925                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4926                  * reclaimable pages?
4927                  */
4928                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4929                                 ac->highest_zoneidx, alloc_flags, available);
4930                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4931                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4932                 if (wmark) {
4933                         ret = true;
4934                         break;
4935                 }
4936         }
4937
4938         /*
4939          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4940          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4941          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4942          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4943          * here rather than calling cond_resched().
4944          */
4945         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4946                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4947         else
4948                 cond_resched();
4949         return ret;
4950 }
4951
4952 static inline bool
4953 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4954 {
4955         /*
4956          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4957          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4958          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4959          * such a way the check therein was true, and then it became false
4960          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4961          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4962          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4963          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4964          * caller can deal with a violated nodemask.
4965          */
4966         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4967                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4968                 ac->nodemask = NULL;
4969                 return true;
4970         }
4971
4972         /*
4973          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4974          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4975          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4976          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4977          * retry.
4978          */
4979         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4980                 return true;
4981
4982         return false;
4983 }
4984
4985 static inline struct page *
4986 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4987                                                 struct alloc_context *ac)
4988 {
4989         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4990         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4991         struct page *page = NULL;
4992         unsigned int alloc_flags;
4993         unsigned long did_some_progress;
4994         enum compact_priority compact_priority;
4995         enum compact_result compact_result;
4996         int compaction_retries;
4997         int no_progress_loops;
4998         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4999         int reserve_flags;
5000
5001         /*
5002          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
5003          * callers that are not in atomic context.
5004          */
5005         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
5006                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
5007                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
5008
5009 retry_cpuset:
5010         compaction_retries = 0;
5011         no_progress_loops = 0;
5012         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
5013         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
5014
5015         /*
5016          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
5017          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
5018          * alloc_flags precisely. So we do that now.
5019          */
5020         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
5021
5022         /*
5023          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
5024          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
5025          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
5026          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
5027          */
5028         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5029                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5030         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
5031                 goto nopage;
5032
5033         /*
5034          * Check for insane configurations where the cpuset doesn't contain
5035          * any suitable zone to satisfy the request - e.g. non-movable
5036          * GFP_HIGHUSER allocations from MOVABLE nodes only.
5037          */
5038         if (cpusets_insane_config() && (gfp_mask & __GFP_HARDWALL)) {
5039                 struct zoneref *z = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5040                                         ac->highest_zoneidx,
5041                                         &cpuset_current_mems_allowed);
5042                 if (!z->zone)
5043                         goto nopage;
5044         }
5045
5046         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
5047                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
5048
5049         /*
5050          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
5051          * that first
5052          */
5053         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
5054         if (page)
5055                 goto got_pg;
5056
5057         /*
5058          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
5059          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
5060          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
5061          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
5062          * same migratetype.
5063          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
5064          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
5065          */
5066         if (can_direct_reclaim &&
5067                         (costly_order ||
5068                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
5069                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
5070                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
5071                                                 alloc_flags, ac,
5072                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
5073                                                 &compact_result);
5074                 if (page)
5075                         goto got_pg;
5076
5077                 /*
5078                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
5079                  * includes some THP page fault allocations
5080                  */
5081                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
5082                         /*
5083                          * If allocating entire pageblock(s) and compaction
5084                          * failed because all zones are below low watermarks
5085                          * or is prohibited because it recently failed at this
5086                          * order, fail immediately unless the allocator has
5087                          * requested compaction and reclaim retry.
5088                          *
5089                          * Reclaim is
5090                          *  - potentially very expensive because zones are far
5091                          *    below their low watermarks or this is part of very
5092                          *    bursty high order allocations,
5093                          *  - not guaranteed to help because isolate_freepages()
5094                          *    may not iterate over freed pages as part of its
5095                          *    linear scan, and
5096                          *  - unlikely to make entire pageblocks free on its
5097                          *    own.
5098                          */
5099                         if (compact_result == COMPACT_SKIPPED ||
5100                             compact_result == COMPACT_DEFERRED)
5101                                 goto nopage;
5102
5103                         /*
5104                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
5105                          * sync compaction could be very expensive, so keep
5106                          * using async compaction.
5107                          */
5108                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
5109                 }
5110         }
5111
5112 retry:
5113         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
5114         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
5115                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
5116
5117         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
5118         if (reserve_flags)
5119                 alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, reserve_flags);
5120
5121         /*
5122          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
5123          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
5124          * user oriented.
5125          */
5126         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
5127                 ac->nodemask = NULL;
5128                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5129                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5130         }
5131
5132         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
5133         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
5134         if (page)
5135                 goto got_pg;
5136
5137         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
5138         if (!can_direct_reclaim)
5139                 goto nopage;
5140
5141         /* Avoid recursion of direct reclaim */
5142         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
5143                 goto nopage;
5144
5145         /* Try direct reclaim and then allocating */
5146         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5147                                                         &did_some_progress);
5148         if (page)
5149                 goto got_pg;
5150
5151         /* Try direct compaction and then allocating */
5152         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5153                                         compact_priority, &compact_result);
5154         if (page)
5155                 goto got_pg;
5156
5157         /* Do not loop if specifically requested */
5158         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
5159                 goto nopage;
5160
5161         /*
5162          * Do not retry costly high order allocations unless they are
5163          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
5164          */
5165         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
5166                 goto nopage;
5167
5168         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
5169                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
5170                 goto retry;
5171
5172         /*
5173          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
5174          * reclaim is not able to make any progress because the current
5175          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
5176          * of free memory (see __compaction_suitable)
5177          */
5178         if (did_some_progress > 0 &&
5179                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
5180                                 compact_result, &compact_priority,
5181                                 &compaction_retries))
5182                 goto retry;
5183
5184
5185         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
5186         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
5187                 goto retry_cpuset;
5188
5189         /* Reclaim has failed us, start killing things */
5190         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
5191         if (page)
5192                 goto got_pg;
5193
5194         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
5195         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
5196             (alloc_flags & ALLOC_OOM ||
5197              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
5198                 goto nopage;
5199
5200         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
5201         if (did_some_progress) {
5202                 no_progress_loops = 0;
5203                 goto retry;
5204         }
5205
5206 nopage:
5207         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
5208         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
5209                 goto retry_cpuset;
5210
5211         /*
5212          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
5213          * we always retry
5214          */
5215         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
5216                 /*
5217                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
5218                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
5219                  */
5220                 if (WARN_ON_ONCE_GFP(!can_direct_reclaim, gfp_mask))
5221                         goto fail;
5222
5223                 /*
5224                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
5225                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
5226                  * for somebody to do a work for us
5227                  */
5228                 WARN_ON_ONCE_GFP(current->flags & PF_MEMALLOC, gfp_mask);
5229
5230                 /*
5231                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
5232                  * are not prepared for much so let's warn about these users
5233                  * so that we can identify them and convert them to something
5234                  * else.
5235                  */
5236                 WARN_ON_ONCE_GFP(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER, gfp_mask);
5237
5238                 /*
5239                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
5240                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
5241                  * could deplete whole memory reserves which would just make
5242                  * the situation worse
5243                  */
5244                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
5245                 if (page)
5246                         goto got_pg;
5247
5248                 cond_resched();
5249                 goto retry;
5250         }
5251 fail:
5252         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
5253                         "page allocation failure: order:%u", order);
5254 got_pg:
5255         return page;
5256 }
5257
5258 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
5259                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
5260                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_gfp,
5261                 unsigned int *alloc_flags)
5262 {
5263         ac->highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5264         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
5265         ac->nodemask = nodemask;
5266         ac->migratetype = gfp_migratetype(gfp_mask);
5267
5268         if (cpusets_enabled()) {
5269                 *alloc_gfp |= __GFP_HARDWALL;
5270                 /*
5271                  * When we are in the interrupt context, it is irrelevant
5272                  * to the current task context. It means that any node ok.
5273                  */
5274                 if (in_task() && !ac->nodemask)
5275                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5276                 else
5277                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
5278         }
5279
5280         might_alloc(gfp_mask);
5281
5282         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
5283                 return false;
5284
5285         *alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, *alloc_flags);
5286
5287         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
5288         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
5289
5290         /*
5291          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
5292          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
5293          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
5294          */
5295         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5296                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5297
5298         return true;
5299 }
5300
5301 /*
5302  * __alloc_pages_bulk - Allocate a number of order-0 pages to a list or array
5303  * @gfp: GFP flags for the allocation
5304  * @preferred_nid: The preferred NUMA node ID to allocate from
5305  * @nodemask: Set of nodes to allocate from, may be NULL
5306  * @nr_pages: The number of pages desired on the list or array
5307  * @page_list: Optional list to store the allocated pages
5308  * @page_array: Optional array to store the pages
5309  *
5310  * This is a batched version of the page allocator that attempts to
5311  * allocate nr_pages quickly. Pages are added to page_list if page_list
5312  * is not NULL, otherwise it is assumed that the page_array is valid.
5313  *
5314  * For lists, nr_pages is the number of pages that should be allocated.
5315  *
5316  * For arrays, only NULL elements are populated with pages and nr_pages
5317  * is the maximum number of pages that will be stored in the array.
5318  *
5319  * Returns the number of pages on the list or array.
5320  */
5321 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
5322                         nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
5323                         struct list_head *page_list,
5324                         struct page **page_array)
5325 {
5326         struct page *page;
5327         unsigned long flags;
5328         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
5329         struct zone *zone;
5330         struct zoneref *z;
5331         struct per_cpu_pages *pcp;
5332         struct list_head *pcp_list;
5333         struct alloc_context ac;
5334         gfp_t alloc_gfp;
5335         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5336         int nr_populated = 0, nr_account = 0;
5337
5338         /*
5339          * Skip populated array elements to determine if any pages need
5340          * to be allocated before disabling IRQs.
5341          */
5342         while (page_array && nr_populated < nr_pages && page_array[nr_populated])
5343                 nr_populated++;
5344
5345         /* No pages requested? */
5346         if (unlikely(nr_pages <= 0))
5347                 goto out;
5348
5349         /* Already populated array? */
5350         if (unlikely(page_array && nr_pages - nr_populated == 0))
5351                 goto out;
5352
5353         /* Bulk allocator does not support memcg accounting. */
5354         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT))
5355                 goto failed;
5356
5357         /* Use the single page allocator for one page. */
5358         if (nr_pages - nr_populated == 1)
5359                 goto failed;
5360
5361 #ifdef CONFIG_PAGE_OWNER
5362         /*
5363          * PAGE_OWNER may recurse into the allocator to allocate space to
5364          * save the stack with pagesets.lock held. Releasing/reacquiring
5365          * removes much of the performance benefit of bulk allocation so
5366          * force the caller to allocate one page at a time as it'll have
5367          * similar performance to added complexity to the bulk allocator.
5368          */
5369         if (static_branch_unlikely(&page_owner_inited))
5370                 goto failed;
5371 #endif
5372
5373         /* May set ALLOC_NOFRAGMENT, fragmentation will return 1 page. */
5374         gfp &= gfp_allowed_mask;
5375         alloc_gfp = gfp;
5376         if (!prepare_alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_gfp, &alloc_flags))
5377                 goto out;
5378         gfp = alloc_gfp;
5379
5380         /* Find an allowed local zone that meets the low watermark. */
5381         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac.zonelist, ac.highest_zoneidx, ac.nodemask) {
5382                 unsigned long mark;
5383
5384                 if (cpusets_enabled() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
5385                     !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp)) {
5386                         continue;
5387                 }
5388
5389                 if (nr_online_nodes > 1 && zone != ac.preferred_zoneref->zone &&
5390                     zone_to_nid(zone) != zone_to_nid(ac.preferred_zoneref->zone)) {
5391                         goto failed;
5392                 }
5393
5394                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) + nr_pages;
5395                 if (zone_watermark_fast(zone, 0,  mark,
5396                                 zonelist_zone_idx(ac.preferred_zoneref),
5397                                 alloc_flags, gfp)) {
5398                         break;
5399                 }
5400         }
5401
5402         /*
5403          * If there are no allowed local zones that meets the watermarks then
5404          * try to allocate a single page and reclaim if necessary.
5405          */
5406         if (unlikely(!zone))
5407                 goto failed;
5408
5409         /* Is a parallel drain in progress? */
5410         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
5411         pcp = pcp_spin_trylock_irqsave(zone->per_cpu_pageset, flags);
5412         if (!pcp)
5413                 goto failed_irq;
5414
5415         /* Attempt the batch allocation */
5416         pcp_list = &pcp->lists[order_to_pindex(ac.migratetype, 0)];
5417         while (nr_populated < nr_pages) {
5418
5419                 /* Skip existing pages */
5420                 if (page_array && page_array[nr_populated]) {
5421                         nr_populated++;
5422                         continue;
5423                 }
5424
5425                 page = __rmqueue_pcplist(zone, 0, ac.migratetype, alloc_flags,
5426                                                                 pcp, pcp_list);
5427                 if (unlikely(!page)) {
5428                         /* Try and allocate at least one page */
5429                         if (!nr_account) {
5430                                 pcp_spin_unlock_irqrestore(pcp, flags);
5431                                 goto failed_irq;
5432                         }
5433                         break;
5434                 }
5435                 nr_account++;
5436
5437                 prep_new_page(page, 0, gfp, 0);
5438                 if (page_list)
5439                         list_add(&page->lru, page_list);
5440                 else
5441                         page_array[nr_populated] = page;
5442                 nr_populated++;
5443         }
5444
5445         pcp_spin_unlock_irqrestore(pcp, flags);
5446         pcp_trylock_finish(UP_flags);
5447
5448         __count_zid_vm_events(PGALLOC, zone_idx(zone), nr_account);
5449         zone_statistics(ac.preferred_zoneref->zone, zone, nr_account);
5450
5451 out:
5452         return nr_populated;
5453
5454 failed_irq:
5455         pcp_trylock_finish(UP_flags);
5456
5457 failed:
5458         page = __alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask);
5459         if (page) {
5460                 if (page_list)
5461                         list_add(&page->lru, page_list);
5462                 else
5463                         page_array[nr_populated] = page;
5464                 nr_populated++;
5465         }
5466
5467         goto out;
5468 }
5469 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_pages_bulk);
5470
5471 /*
5472  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
5473  */
5474 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5475                                                         nodemask_t *nodemask)
5476 {
5477         struct page *page;
5478         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5479         gfp_t alloc_gfp; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
5480         struct alloc_context ac = { };
5481
5482         /*
5483          * There are several places where we assume that the order value is sane
5484          * so bail out early if the request is out of bound.
5485          */
5486         if (WARN_ON_ONCE_GFP(order >= MAX_ORDER, gfp))
5487                 return NULL;
5488
5489         gfp &= gfp_allowed_mask;
5490         /*
5491          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
5492          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
5493          * from a particular context which has been marked by
5494          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}. And PF_MEMALLOC_PIN which ensures
5495          * movable zones are not used during allocation.
5496          */
5497         gfp = current_gfp_context(gfp);
5498         alloc_gfp = gfp;
5499         if (!prepare_alloc_pages(gfp, order, preferred_nid, nodemask, &ac,
5500                         &alloc_gfp, &alloc_flags))
5501                 return NULL;
5502
5503         /*
5504          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
5505          * memory until all local zones are considered.
5506          */
5507         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp);
5508
5509         /* First allocation attempt */
5510         page = get_page_from_freelist(alloc_gfp, order, alloc_flags, &ac);
5511         if (likely(page))
5512                 goto out;
5513
5514         alloc_gfp = gfp;
5515         ac.spread_dirty_pages = false;
5516
5517         /*
5518          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
5519          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
5520          */
5521         ac.nodemask = nodemask;
5522
5523         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_gfp, order, &ac);
5524
5525 out:
5526         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT) && page &&
5527             unlikely(__memcg_kmem_charge_page(page, gfp, order) != 0)) {
5528                 __free_pages(page, order);
5529                 page = NULL;
5530         }
5531
5532         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_gfp, ac.migratetype);
5533
5534         return page;
5535 }
5536 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
5537
5538 struct folio *__folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5539                 nodemask_t *nodemask)
5540 {
5541         struct page *page = __alloc_pages(gfp | __GFP_COMP, order,
5542                         preferred_nid, nodemask);
5543
5544         if (page && order > 1)
5545                 prep_transhuge_page(page);
5546         return (struct folio *)page;
5547 }
5548 EXPORT_SYMBOL(__folio_alloc);
5549
5550 /*
5551  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
5552  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
5553  * you need to access high mem.
5554  */
5555 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
5556 {
5557         struct page *page;
5558
5559         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
5560         if (!page)
5561                 return 0;
5562         return (unsigned long) page_address(page);
5563 }
5564 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
5565
5566 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
5567 {
5568         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
5569 }
5570 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
5571
5572 /**
5573  * __free_pages - Free pages allocated with alloc_pages().
5574  * @page: The page pointer returned from alloc_pages().
5575  * @order: The order of the allocation.
5576  *
5577  * This function can free multi-page allocations that are not compound
5578  * pages.  It does not check that the @order passed in matches that of
5579  * the allocation, so it is easy to leak memory.  Freeing more memory
5580  * than was allocated will probably emit a warning.
5581  *
5582  * If the last reference to this page is speculative, it will be released
5583  * by put_page() which only frees the first page of a non-compound
5584  * allocation.  To prevent the remaining pages from being leaked, we free
5585  * the subsequent pages here.  If you want to use the page's reference
5586  * count to decide when to free the allocation, you should allocate a
5587  * compound page, and use put_page() instead of __free_pages().
5588  *
5589  * Context: May be called in interrupt context or while holding a normal
5590  * spinlock, but not in NMI context or while holding a raw spinlock.
5591  */
5592 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
5593 {
5594         if (put_page_testzero(page))
5595                 free_the_page(page, order);
5596         else if (!PageHead(page))
5597                 while (order-- > 0)
5598                         free_the_page(page + (1 << order), order);
5599 }
5600 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
5601
5602 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
5603 {
5604         if (addr != 0) {
5605                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
5606                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
5607         }
5608 }
5609
5610 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
5611
5612 /*
5613  * Page Fragment:
5614  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
5615  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
5616  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
5617  *
5618  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
5619  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
5620  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
5621  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
5622  */
5623 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
5624                                              gfp_t gfp_mask)
5625 {
5626         struct page *page = NULL;
5627         gfp_t gfp = gfp_mask;
5628
5629 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5630         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
5631                     __GFP_NOMEMALLOC;
5632         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
5633                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
5634         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
5635 #endif
5636         if (unlikely(!page))
5637                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
5638
5639         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
5640
5641         return page;
5642 }
5643
5644 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
5645 {
5646         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
5647
5648         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
5649                 free_the_page(page, compound_order(page));
5650 }
5651 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
5652
5653 void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
5654                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
5655                       unsigned int align_mask)
5656 {
5657         unsigned int size = PAGE_SIZE;
5658         struct page *page;
5659         int offset;
5660
5661         if (unlikely(!nc->va)) {
5662 refill:
5663                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
5664                 if (!page)
5665                         return NULL;
5666
5667 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5668                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5669                 size = nc->size;
5670 #endif
5671                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
5672                  * This would break get_page_unless_zero() users.
5673                  */
5674                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
5675
5676                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5677                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
5678                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5679                 nc->offset = size;
5680         }
5681
5682         offset = nc->offset - fragsz;
5683         if (unlikely(offset < 0)) {
5684                 page = virt_to_page(nc->va);
5685
5686                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
5687                         goto refill;
5688
5689                 if (unlikely(nc->pfmemalloc)) {
5690                         free_the_page(page, compound_order(page));
5691                         goto refill;
5692                 }
5693
5694 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5695                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5696                 size = nc->size;
5697 #endif
5698                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
5699                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
5700
5701                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5702                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5703                 offset = size - fragsz;
5704         }
5705
5706         nc->pagecnt_bias--;
5707         offset &= align_mask;
5708         nc->offset = offset;
5709
5710         return nc->va + offset;
5711 }
5712 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc_align);
5713
5714 /*
5715  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
5716  */
5717 void page_frag_free(void *addr)
5718 {
5719         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
5720
5721         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
5722                 free_the_page(page, compound_order(page));
5723 }
5724 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
5725
5726 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
5727                 size_t size)
5728 {
5729         if (addr) {
5730                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
5731                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
5732
5733                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
5734                 while (used < alloc_end) {
5735                         free_page(used);
5736                         used += PAGE_SIZE;
5737                 }
5738         }
5739         return (void *)addr;
5740 }
5741
5742 /**
5743  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
5744  * @size: the number of bytes to allocate
5745  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5746  *
5747  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
5748  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
5749  * allocate memory in power-of-two pages.
5750  *
5751  * This function is also limited by MAX_ORDER.
5752  *
5753  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
5754  *
5755  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5756  */
5757 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
5758 {
5759         unsigned int order = get_order(size);
5760         unsigned long addr;
5761
5762         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5763                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5764
5765         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
5766         return make_alloc_exact(addr, order, size);
5767 }
5768 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
5769
5770 /**
5771  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
5772  *                         pages on a node.
5773  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
5774  * @size: the number of bytes to allocate
5775  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5776  *
5777  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
5778  * back.
5779  *
5780  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5781  */
5782 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
5783 {
5784         unsigned int order = get_order(size);
5785         struct page *p;
5786
5787         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5788                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5789
5790         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
5791         if (!p)
5792                 return NULL;
5793         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
5794 }
5795
5796 /**
5797  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
5798  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
5799  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
5800  *
5801  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
5802  */
5803 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
5804 {
5805         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
5806         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
5807
5808         while (addr < end) {
5809                 free_page(addr);
5810                 addr += PAGE_SIZE;
5811         }
5812 }
5813 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
5814
5815 /**
5816  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
5817  * @offset: The zone index of the highest zone
5818  *
5819  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
5820  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
5821  * zone, the number of pages is calculated as:
5822  *
5823  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
5824  *
5825  * Return: number of pages beyond high watermark.
5826  */
5827 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
5828 {
5829         struct zoneref *z;
5830         struct zone *zone;
5831
5832         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
5833         unsigned long sum = 0;
5834
5835         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
5836
5837         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
5838                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
5839                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
5840                 if (size > high)
5841                         sum += size - high;
5842         }
5843
5844         return sum;
5845 }
5846
5847 /**
5848  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
5849  *
5850  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
5851  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
5852  *
5853  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
5854  * ZONE_NORMAL.
5855  */
5856 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
5857 {
5858         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
5859 }
5860 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
5861
5862 static inline void show_node(struct zone *zone)
5863 {
5864         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5865                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5866 }
5867
5868 long si_mem_available(void)
5869 {
5870         long available;
5871         unsigned long pagecache;
5872         unsigned long wmark_low = 0;
5873         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5874         unsigned long reclaimable;
5875         struct zone *zone;
5876         int lru;
5877
5878         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5879                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5880
5881         for_each_zone(zone)
5882                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5883
5884         /*
5885          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5886          * without causing swapping or OOM.
5887          */
5888         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5889
5890         /*
5891          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5892          * start swapping or thrashing. Assume at least half of the page
5893          * cache, or the low watermark worth of cache, needs to stay.
5894          */
5895         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5896         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5897         available += pagecache;
5898
5899         /*
5900          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5901          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5902          * low watermark.
5903          */
5904         reclaimable = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
5905                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5906         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5907
5908         if (available < 0)
5909                 available = 0;
5910         return available;
5911 }
5912 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5913
5914 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5915 {
5916         val->totalram = totalram_pages();
5917         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5918         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5919         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5920         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5921         val->freehigh = nr_free_highpages();
5922         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5923 }
5924
5925 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5926
5927 #ifdef CONFIG_NUMA
5928 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5929 {
5930         int zone_type;          /* needs to be signed */
5931         unsigned long managed_pages = 0;
5932         unsigned long managed_highpages = 0;
5933         unsigned long free_highpages = 0;
5934         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5935
5936         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5937                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5938         val->totalram = managed_pages;
5939         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5940         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5941 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5942         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5943                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5944
5945                 if (is_highmem(zone)) {
5946                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5947                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5948                 }
5949         }
5950         val->totalhigh = managed_highpages;
5951         val->freehigh = free_highpages;
5952 #else
5953         val->totalhigh = managed_highpages;
5954         val->freehigh = free_highpages;
5955 #endif
5956         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5957 }
5958 #endif
5959
5960 /*
5961  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5962  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5963  */
5964 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5965 {
5966         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5967                 return false;
5968
5969         /*
5970          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5971          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5972          * have to be precise here.
5973          */
5974         if (!nodemask)
5975                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5976
5977         return !node_isset(nid, *nodemask);
5978 }
5979
5980 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5981
5982 static void show_migration_types(unsigned char type)
5983 {
5984         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5985                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5986                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5987                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5988                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5989 #ifdef CONFIG_CMA
5990                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5991 #endif
5992 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5993                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5994 #endif
5995         };
5996         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5997         char *p = tmp;
5998         int i;
5999
6000         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
6001                 if (type & (1 << i))
6002                         *p++ = types[i];
6003         }
6004
6005         *p = '\0';
6006         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
6007 }
6008
6009 /*
6010  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
6011  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
6012  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
6013  *
6014  * Bits in @filter:
6015  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
6016  *   cpuset.
6017  */
6018 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
6019 {
6020         unsigned long free_pcp = 0;
6021         int cpu, nid;
6022         struct zone *zone;
6023         pg_data_t *pgdat;
6024
6025         for_each_populated_zone(zone) {
6026                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6027                         continue;
6028
6029                 for_each_online_cpu(cpu)
6030                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
6031         }
6032
6033         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
6034                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
6035                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu\n"
6036                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
6037                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
6038                 " kernel_misc_reclaimable:%lu\n"
6039                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
6040                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
6041                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
6042                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
6043                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
6044                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
6045                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
6046                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
6047                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
6048                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
6049                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B),
6050                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B),
6051                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
6052                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
6053                 global_node_page_state(NR_PAGETABLE),
6054                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
6055                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE),
6056                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
6057                 free_pcp,
6058                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
6059
6060         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6061                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
6062                         continue;
6063
6064                 printk("Node %d"
6065                         " active_anon:%lukB"
6066                         " inactive_anon:%lukB"
6067                         " active_file:%lukB"
6068                         " inactive_file:%lukB"
6069                         " unevictable:%lukB"
6070                         " isolated(anon):%lukB"
6071                         " isolated(file):%lukB"
6072                         " mapped:%lukB"
6073                         " dirty:%lukB"
6074                         " writeback:%lukB"
6075                         " shmem:%lukB"
6076 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6077                         " shmem_thp: %lukB"
6078                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
6079                         " anon_thp: %lukB"
6080 #endif
6081                         " writeback_tmp:%lukB"
6082                         " kernel_stack:%lukB"
6083 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
6084                         " shadow_call_stack:%lukB"
6085 #endif
6086                         " pagetables:%lukB"
6087                         " all_unreclaimable? %s"
6088                         "\n",
6089                         pgdat->node_id,
6090                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
6091                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
6092                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
6093                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
6094                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
6095                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
6096                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
6097                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
6098                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
6099                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
6100                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
6101 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6102                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS)),
6103                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)),
6104                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS)),
6105 #endif
6106                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
6107                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_STACK_KB),
6108 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
6109                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_SCS_KB),
6110 #endif
6111                         K(node_page_state(pgdat, NR_PAGETABLE)),
6112                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
6113                                 "yes" : "no");
6114         }
6115
6116         for_each_populated_zone(zone) {
6117                 int i;
6118
6119                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6120                         continue;
6121
6122                 free_pcp = 0;
6123                 for_each_online_cpu(cpu)
6124                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
6125
6126                 show_node(zone);
6127                 printk(KERN_CONT
6128                         "%s"
6129                         " free:%lukB"
6130                         " boost:%lukB"
6131                         " min:%lukB"
6132                         " low:%lukB"
6133                         " high:%lukB"
6134                         " reserved_highatomic:%luKB"
6135                         " active_anon:%lukB"
6136                         " inactive_anon:%lukB"
6137                         " active_file:%lukB"
6138                         " inactive_file:%lukB"
6139                         " unevictable:%lukB"
6140                         " writepending:%lukB"
6141                         " present:%lukB"
6142                         " managed:%lukB"
6143                         " mlocked:%lukB"
6144                         " bounce:%lukB"
6145                         " free_pcp:%lukB"
6146                         " local_pcp:%ukB"
6147                         " free_cma:%lukB"
6148                         "\n",
6149                         zone->name,
6150                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
6151                         K(zone->watermark_boost),
6152                         K(min_wmark_pages(zone)),
6153                         K(low_wmark_pages(zone)),
6154                         K(high_wmark_pages(zone)),
6155                         K(zone->nr_reserved_highatomic),
6156                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
6157                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
6158                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
6159                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
6160                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
6161                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
6162                         K(zone->present_pages),
6163                         K(zone_managed_pages(zone)),
6164                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
6165                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
6166                         K(free_pcp),
6167                         K(this_cpu_read(zone->per_cpu_pageset->count)),
6168                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
6169                 printk("lowmem_reserve[]:");
6170                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
6171                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
6172                 printk(KERN_CONT "\n");
6173         }
6174
6175         for_each_populated_zone(zone) {
6176                 unsigned int order;
6177                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
6178                 unsigned char types[MAX_ORDER];
6179
6180                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6181                         continue;
6182                 show_node(zone);
6183                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
6184
6185                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6186                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6187                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
6188                         int type;
6189
6190                         nr[order] = area->nr_free;
6191                         total += nr[order] << order;
6192
6193                         types[order] = 0;
6194                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
6195                                 if (!free_area_empty(area, type))
6196                                         types[order] |= 1 << type;
6197                         }
6198                 }
6199                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6200                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6201                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
6202                                nr[order], K(1UL) << order);
6203                         if (nr[order])
6204                                 show_migration_types(types[order]);
6205                 }
6206                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
6207         }
6208
6209         for_each_online_node(nid) {
6210                 if (show_mem_node_skip(filter, nid, nodemask))
6211                         continue;
6212                 hugetlb_show_meminfo_node(nid);
6213         }
6214
6215         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
6216
6217         show_swap_cache_info();
6218 }
6219
6220 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
6221 {
6222         zoneref->zone = zone;
6223         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
6224 }
6225
6226 /*
6227  * Builds allocation fallback zone lists.
6228  *
6229  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
6230  */
6231 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
6232 {
6233         struct zone *zone;
6234         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
6235         int nr_zones = 0;
6236
6237         do {
6238                 zone_type--;
6239                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
6240                 if (populated_zone(zone)) {
6241                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
6242                         check_highest_zone(zone_type);
6243                 }
6244         } while (zone_type);
6245
6246         return nr_zones;
6247 }
6248
6249 #ifdef CONFIG_NUMA
6250
6251 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
6252 {
6253         /*
6254          * We used to support different zonelists modes but they turned
6255          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
6256          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
6257          * not fail it silently
6258          */
6259         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
6260                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
6261                 return -EINVAL;
6262         }
6263         return 0;
6264 }
6265
6266 char numa_zonelist_order[] = "Node";
6267
6268 /*
6269  * sysctl handler for numa_zonelist_order
6270  */
6271 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
6272                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6273 {
6274         if (write)
6275                 return __parse_numa_zonelist_order(buffer);
6276         return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
6277 }
6278
6279
6280 static int node_load[MAX_NUMNODES];
6281
6282 /**
6283  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
6284  * @node: node whose fallback list we're appending
6285  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
6286  *
6287  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
6288  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
6289  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
6290  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
6291  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
6292  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
6293  * on them otherwise.
6294  *
6295  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
6296  */
6297 int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
6298 {
6299         int n, val;
6300         int min_val = INT_MAX;
6301         int best_node = NUMA_NO_NODE;
6302
6303         /* Use the local node if we haven't already */
6304         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
6305                 node_set(node, *used_node_mask);
6306                 return node;
6307         }
6308
6309         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
6310
6311                 /* Don't want a node to appear more than once */
6312                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
6313                         continue;
6314
6315                 /* Use the distance array to find the distance */
6316                 val = node_distance(node, n);
6317
6318                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
6319                 val += (n < node);
6320
6321                 /* Give preference to headless and unused nodes */
6322                 if (!cpumask_empty(cpumask_of_node(n)))
6323                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
6324
6325                 /* Slight preference for less loaded node */
6326                 val *= MAX_NUMNODES;
6327                 val += node_load[n];
6328
6329                 if (val < min_val) {
6330                         min_val = val;
6331                         best_node = n;
6332                 }
6333         }
6334
6335         if (best_node >= 0)
6336                 node_set(best_node, *used_node_mask);
6337
6338         return best_node;
6339 }
6340
6341
6342 /*
6343  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
6344  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
6345  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
6346  */
6347 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
6348                 unsigned nr_nodes)
6349 {
6350         struct zoneref *zonerefs;
6351         int i;
6352
6353         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6354
6355         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
6356                 int nr_zones;
6357
6358                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
6359
6360                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
6361                 zonerefs += nr_zones;
6362         }
6363         zonerefs->zone = NULL;
6364         zonerefs->zone_idx = 0;
6365 }
6366
6367 /*
6368  * Build gfp_thisnode zonelists
6369  */
6370 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6371 {
6372         struct zoneref *zonerefs;
6373         int nr_zones;
6374
6375         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
6376         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6377         zonerefs += nr_zones;
6378         zonerefs->zone = NULL;
6379         zonerefs->zone_idx = 0;
6380 }
6381
6382 /*
6383  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
6384  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
6385  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
6386  * may still exist in local DMA zone.
6387  */
6388
6389 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6390 {
6391         static int node_order[MAX_NUMNODES];
6392         int node, nr_nodes = 0;
6393         nodemask_t used_mask = NODE_MASK_NONE;
6394         int local_node, prev_node;
6395
6396         /* NUMA-aware ordering of nodes */
6397         local_node = pgdat->node_id;
6398         prev_node = local_node;
6399
6400         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
6401         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
6402                 /*
6403                  * We don't want to pressure a particular node.
6404                  * So adding penalty to the first node in same
6405                  * distance group to make it round-robin.
6406                  */
6407                 if (node_distance(local_node, node) !=
6408                     node_distance(local_node, prev_node))
6409                         node_load[node] += 1;
6410
6411                 node_order[nr_nodes++] = node;
6412                 prev_node = node;
6413         }
6414
6415         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
6416         build_thisnode_zonelists(pgdat);
6417         pr_info("Fallback order for Node %d: ", local_node);
6418         for (node = 0; node < nr_nodes; node++)
6419                 pr_cont("%d ", node_order[node]);
6420         pr_cont("\n");
6421 }
6422
6423 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6424 /*
6425  * Return node id of node used for "local" allocations.
6426  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
6427  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
6428  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
6429  */
6430 int local_memory_node(int node)
6431 {
6432         struct zoneref *z;
6433
6434         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
6435                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
6436                                    NULL);
6437         return zone_to_nid(z->zone);
6438 }
6439 #endif
6440
6441 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
6442 static void setup_min_slab_ratio(void);
6443 #else   /* CONFIG_NUMA */
6444
6445 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6446 {
6447         int node, local_node;
6448         struct zoneref *zonerefs;
6449         int nr_zones;
6450
6451         local_node = pgdat->node_id;
6452
6453         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6454         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6455         zonerefs += nr_zones;
6456
6457         /*
6458          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
6459          * of all the other nodes.
6460          * We don't want to pressure a particular node, so when
6461          * building the zones for node N, we make sure that the
6462          * zones coming right after the local ones are those from
6463          * node N+1 (modulo N)
6464          */
6465         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
6466                 if (!node_online(node))
6467                         continue;
6468                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6469                 zonerefs += nr_zones;
6470         }
6471         for (node = 0; node < local_node; node++) {
6472                 if (!node_online(node))
6473                         continue;
6474                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6475                 zonerefs += nr_zones;
6476         }
6477
6478         zonerefs->zone = NULL;
6479         zonerefs->zone_idx = 0;
6480 }
6481
6482 #endif  /* CONFIG_NUMA */
6483
6484 /*
6485  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
6486  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
6487  * that an item put on a list will immediately be handed over to
6488  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
6489  * with interrupts disabled.
6490  *
6491  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
6492  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
6493  * hotplugged processors.
6494  *
6495  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
6496  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
6497  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
6498  */
6499 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats);
6500 /* These effectively disable the pcplists in the boot pageset completely */
6501 #define BOOT_PAGESET_HIGH       0
6502 #define BOOT_PAGESET_BATCH      1
6503 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pages, boot_pageset);
6504 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_zonestat, boot_zonestats);
6505 DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
6506
6507 static void __build_all_zonelists(void *data)
6508 {
6509         int nid;
6510         int __maybe_unused cpu;
6511         pg_data_t *self = data;
6512         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
6513
6514         spin_lock(&lock);
6515
6516 #ifdef CONFIG_NUMA
6517         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
6518 #endif
6519
6520         /*
6521          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
6522          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
6523          */
6524         if (self && !node_online(self->node_id)) {
6525                 build_zonelists(self);
6526         } else {
6527                 /*
6528                  * All possible nodes have pgdat preallocated
6529                  * in free_area_init
6530                  */
6531                 for_each_node(nid) {
6532                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6533
6534                         build_zonelists(pgdat);
6535                 }
6536
6537 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6538                 /*
6539                  * We now know the "local memory node" for each node--
6540                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
6541                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
6542                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
6543                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
6544                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
6545                  */
6546                 for_each_online_cpu(cpu)
6547                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
6548 #endif
6549         }
6550
6551         spin_unlock(&lock);
6552 }
6553
6554 static noinline void __init
6555 build_all_zonelists_init(void)
6556 {
6557         int cpu;
6558
6559         __build_all_zonelists(NULL);
6560
6561         /*
6562          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
6563          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
6564          * each zone will be allocated later when the per cpu
6565          * allocator is available.
6566          *
6567          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
6568          * cpus if the system is already booted because the pagesets
6569          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
6570          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
6571          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
6572          * (a chicken-egg dilemma).
6573          */
6574         for_each_possible_cpu(cpu)
6575                 per_cpu_pages_init(&per_cpu(boot_pageset, cpu), &per_cpu(boot_zonestats, cpu));
6576
6577         mminit_verify_zonelist();
6578         cpuset_init_current_mems_allowed();
6579 }
6580
6581 /*
6582  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
6583  *
6584  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
6585  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
6586  */
6587 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6588 {
6589         unsigned long vm_total_pages;
6590
6591         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
6592                 build_all_zonelists_init();
6593         } else {
6594                 __build_all_zonelists(pgdat);
6595                 /* cpuset refresh routine should be here */
6596         }
6597         /* Get the number of free pages beyond high watermark in all zones. */
6598         vm_total_pages = nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
6599         /*
6600          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
6601          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
6602          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
6603          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
6604          * disabled and enable it later
6605          */
6606         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
6607                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
6608         else
6609                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
6610
6611         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
6612                 nr_online_nodes,
6613                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
6614                 vm_total_pages);
6615 #ifdef CONFIG_NUMA
6616         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
6617 #endif
6618 }
6619
6620 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
6621 static bool __meminit
6622 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
6623 {
6624         static struct memblock_region *r;
6625
6626         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
6627                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
6628                         for_each_mem_region(r) {
6629                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
6630                                         break;
6631                         }
6632                 }
6633                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
6634                     memblock_is_mirror(r)) {
6635                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
6636                         return true;
6637                 }
6638         }
6639         return false;
6640 }
6641
6642 /*
6643  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
6644  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
6645  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
6646  *
6647  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
6648  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
6649  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
6650  */
6651 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
6652                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
6653                 enum meminit_context context,
6654                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
6655 {
6656         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
6657         struct page *page;
6658
6659         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
6660                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
6661
6662 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6663         /*
6664          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
6665          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
6666          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
6667          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
6668          * the hotplug lock.
6669          */
6670         if (zone == ZONE_DEVICE) {
6671                 if (!altmap)
6672                         return;
6673
6674                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
6675                         start_pfn += altmap->reserve;
6676                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6677         }
6678 #endif
6679
6680         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
6681                 /*
6682                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
6683                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
6684                  */
6685                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
6686                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
6687                                 continue;
6688                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn))
6689                                 break;
6690                 }
6691
6692                 page = pfn_to_page(pfn);
6693                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
6694                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
6695                         __SetPageReserved(page);
6696
6697                 /*
6698                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
6699                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
6700                  * over the place during system boot.
6701                  */
6702                 if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6703                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
6704                         cond_resched();
6705                 }
6706                 pfn++;
6707         }
6708 }
6709
6710 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6711 static void __ref __init_zone_device_page(struct page *page, unsigned long pfn,
6712                                           unsigned long zone_idx, int nid,
6713                                           struct dev_pagemap *pgmap)
6714 {
6715
6716         __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
6717
6718         /*
6719          * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
6720          * phase for it to be fully associated with a zone.
6721          *
6722          * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
6723          * the flag as we are still initializing the pages.
6724          */
6725         __SetPageReserved(page);
6726
6727         /*
6728          * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
6729          * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
6730          * ever freed or placed on a driver-private list.
6731          */
6732         page->pgmap = pgmap;
6733         page->zone_device_data = NULL;
6734
6735         /*
6736          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
6737          * movable at startup. This will force kernel allocations
6738          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
6739          * the address space during boot when many long-lived
6740          * kernel allocations are made.
6741          *
6742          * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
6743          * because this is done early in section_activate()
6744          */
6745         if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6746                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
6747                 cond_resched();
6748         }
6749 }
6750
6751 /*
6752  * With compound page geometry and when struct pages are stored in ram most
6753  * tail pages are reused. Consequently, the amount of unique struct pages to
6754  * initialize is a lot smaller that the total amount of struct pages being
6755  * mapped. This is a paired / mild layering violation with explicit knowledge
6756  * of how the sparse_vmemmap internals handle compound pages in the lack
6757  * of an altmap. See vmemmap_populate_compound_pages().
6758  */
6759 static inline unsigned long compound_nr_pages(struct vmem_altmap *altmap,
6760                                               unsigned long nr_pages)
6761 {
6762         return is_power_of_2(sizeof(struct page)) &&
6763                 !altmap ? 2 * (PAGE_SIZE / sizeof(struct page)) : nr_pages;
6764 }
6765
6766 static void __ref memmap_init_compound(struct page *head,
6767                                        unsigned long head_pfn,
6768                                        unsigned long zone_idx, int nid,
6769                                        struct dev_pagemap *pgmap,
6770                                        unsigned long nr_pages)
6771 {
6772         unsigned long pfn, end_pfn = head_pfn + nr_pages;
6773         unsigned int order = pgmap->vmemmap_shift;
6774
6775         __SetPageHead(head);
6776         for (pfn = head_pfn + 1; pfn < end_pfn; pfn++) {
6777                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6778
6779                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6780                 prep_compound_tail(head, pfn - head_pfn);
6781                 set_page_count(page, 0);
6782
6783                 /*
6784                  * The first tail page stores compound_mapcount_ptr() and
6785                  * compound_order() and the second tail page stores
6786                  * compound_pincount_ptr(). Call prep_compound_head() after
6787                  * the first and second tail pages have been initialized to
6788                  * not have the data overwritten.
6789                  */
6790                 if (pfn == head_pfn + 2)
6791                         prep_compound_head(head, order);
6792         }
6793 }
6794
6795 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
6796                                    unsigned long start_pfn,
6797                                    unsigned long nr_pages,
6798                                    struct dev_pagemap *pgmap)
6799 {
6800         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
6801         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6802         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
6803         unsigned int pfns_per_compound = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
6804         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
6805         unsigned long start = jiffies;
6806         int nid = pgdat->node_id;
6807
6808         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx(zone) != ZONE_DEVICE))
6809                 return;
6810
6811         /*
6812          * The call to memmap_init should have already taken care
6813          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
6814          * the end of that region and start processing the device pages.
6815          */
6816         if (altmap) {
6817                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6818                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
6819         }
6820
6821         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pfns_per_compound) {
6822                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6823
6824                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6825
6826                 if (pfns_per_compound == 1)
6827                         continue;
6828
6829                 memmap_init_compound(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap,
6830                                      compound_nr_pages(altmap, pfns_per_compound));
6831         }
6832
6833         pr_info("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
6834                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
6835 }
6836
6837 #endif
6838 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
6839 {
6840         unsigned int order, t;
6841         for_each_migratetype_order(order, t) {
6842                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
6843                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
6844         }
6845 }
6846
6847 /*
6848  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
6849  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
6850  * memmap_init_zone_range().
6851  *
6852  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
6853  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
6854  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
6855  *   arbitrary section size
6856  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
6857  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
6858  *   nicely with memmap sections
6859  *
6860  * Explicitly initialize those struct pages so that:
6861  * - PG_Reserved is set
6862  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
6863  *   hole is in the middle of a zone
6864  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
6865  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
6866  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
6867  *   section that will be appended to the zone/node below.
6868  */
6869 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
6870                                           unsigned long epfn,
6871                                           int zone, int node)
6872 {
6873         unsigned long pfn;
6874         u64 pgcnt = 0;
6875
6876         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6877                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6878                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6879                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6880                         continue;
6881                 }
6882                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
6883                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
6884                 pgcnt++;
6885         }
6886
6887         if (pgcnt)
6888                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges",
6889                         node, zone_names[zone], pgcnt);
6890 }
6891
6892 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
6893                                           unsigned long start_pfn,
6894                                           unsigned long end_pfn,
6895                                           unsigned long *hole_pfn)
6896 {
6897         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6898         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
6899         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
6900
6901         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6902         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6903
6904         if (start_pfn >= end_pfn)
6905                 return;
6906
6907         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
6908                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
6909
6910         if (*hole_pfn < start_pfn)
6911                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
6912
6913         *hole_pfn = end_pfn;
6914 }
6915
6916 static void __init memmap_init(void)
6917 {
6918         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6919         unsigned long hole_pfn = 0;
6920         int i, j, zone_id = 0, nid;
6921
6922         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6923                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
6924
6925                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6926                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
6927
6928                         if (!populated_zone(zone))
6929                                 continue;
6930
6931                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
6932                                                &hole_pfn);
6933                         zone_id = j;
6934                 }
6935         }
6936
6937 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6938         /*
6939          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
6940          * section_end].
6941          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
6942          * node.
6943          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
6944          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
6945          * for FLATMEM it is a nop anyway
6946          */
6947         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
6948         if (hole_pfn < end_pfn)
6949 #endif
6950                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
6951 }
6952
6953 void __init *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
6954                           phys_addr_t min_addr, int nid, bool exact_nid)
6955 {
6956         void *ptr;
6957
6958         if (exact_nid)
6959                 ptr = memblock_alloc_exact_nid_raw(size, align, min_addr,
6960                                                    MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
6961                                                    nid);
6962         else
6963                 ptr = memblock_alloc_try_nid_raw(size, align, min_addr,
6964                                                  MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
6965                                                  nid);
6966
6967         if (ptr && size > 0)
6968                 page_init_poison(ptr, size);
6969
6970         return ptr;
6971 }
6972
6973 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
6974 {
6975 #ifdef CONFIG_MMU
6976         int batch;
6977
6978         /*
6979          * The number of pages to batch allocate is either ~0.1%
6980          * of the zone or 1MB, whichever is smaller. The batch
6981          * size is striking a balance between allocation latency
6982          * and zone lock contention.
6983          */
6984         batch = min(zone_managed_pages(zone) >> 10, (1024 * 1024) / PAGE_SIZE);
6985         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
6986         if (batch < 1)
6987                 batch = 1;
6988
6989         /*
6990          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
6991          * of 2 value was found to be more likely to have
6992          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
6993          *
6994          * For example if 2 tasks are alternately allocating
6995          * batches of pages, one task can end up with a lot
6996          * of pages of one half of the possible page colors
6997          * and the other with pages of the other colors.
6998          */
6999         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
7000
7001         return batch;
7002
7003 #else
7004         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
7005          * conditions.
7006          *
7007          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
7008          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
7009          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
7010          *
7011          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
7012          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
7013          * can be a significant delay between the individual batches being
7014          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
7015          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
7016          */
7017         return 0;
7018 #endif
7019 }
7020
7021 static int zone_highsize(struct zone *zone, int batch, int cpu_online)
7022 {
7023 #ifdef CONFIG_MMU
7024         int high;
7025         int nr_split_cpus;
7026         unsigned long total_pages;
7027
7028         if (!percpu_pagelist_high_fraction) {
7029                 /*
7030                  * By default, the high value of the pcp is based on the zone
7031                  * low watermark so that if they are full then background
7032                  * reclaim will not be started prematurely.
7033                  */
7034                 total_pages = low_wmark_pages(zone);
7035         } else {
7036                 /*
7037                  * If percpu_pagelist_high_fraction is configured, the high
7038                  * value is based on a fraction of the managed pages in the
7039                  * zone.
7040                  */
7041                 total_pages = zone_managed_pages(zone) / percpu_pagelist_high_fraction;
7042         }
7043
7044         /*
7045          * Split the high value across all online CPUs local to the zone. Note
7046          * that early in boot that CPUs may not be online yet and that during
7047          * CPU hotplug that the cpumask is not yet updated when a CPU is being
7048          * onlined. For memory nodes that have no CPUs, split pcp->high across
7049          * all online CPUs to mitigate the risk that reclaim is triggered
7050          * prematurely due to pages stored on pcp lists.
7051          */
7052         nr_split_cpus = cpumask_weight(cpumask_of_node(zone_to_nid(zone))) + cpu_online;
7053         if (!nr_split_cpus)
7054                 nr_split_cpus = num_online_cpus();
7055         high = total_pages / nr_split_cpus;
7056
7057         /*
7058          * Ensure high is at least batch*4. The multiple is based on the
7059          * historical relationship between high and batch.
7060          */
7061         high = max(high, batch << 2);
7062
7063         return high;
7064 #else
7065         return 0;
7066 #endif
7067 }
7068
7069 /*
7070  * pcp->high and pcp->batch values are related and generally batch is lower
7071  * than high. They are also related to pcp->count such that count is lower
7072  * than high, and as soon as it reaches high, the pcplist is flushed.
7073  *
7074  * However, guaranteeing these relations at all times would require e.g. write
7075  * barriers here but also careful usage of read barriers at the read side, and
7076  * thus be prone to error and bad for performance. Thus the update only prevents
7077  * store tearing. Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they
7078  * can cope with those fields changing asynchronously, and fully trust only the
7079  * pcp->count field on the local CPU with interrupts disabled.
7080  *
7081  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
7082  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
7083  * exist).
7084  */
7085 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
7086                 unsigned long batch)
7087 {
7088         WRITE_ONCE(pcp->batch, batch);
7089         WRITE_ONCE(pcp->high, high);
7090 }
7091
7092 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats)
7093 {
7094         int pindex;
7095
7096         memset(pcp, 0, sizeof(*pcp));
7097         memset(pzstats, 0, sizeof(*pzstats));
7098
7099         spin_lock_init(&pcp->lock);
7100         for (pindex = 0; pindex < NR_PCP_LISTS; pindex++)
7101                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[pindex]);
7102
7103         /*
7104          * Set batch and high values safe for a boot pageset. A true percpu
7105          * pageset's initialization will update them subsequently. Here we don't
7106          * need to be as careful as pageset_update() as nobody can access the
7107          * pageset yet.
7108          */
7109         pcp->high = BOOT_PAGESET_HIGH;
7110         pcp->batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
7111         pcp->free_factor = 0;
7112 }
7113
7114 static void __zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, unsigned long high,
7115                 unsigned long batch)
7116 {
7117         struct per_cpu_pages *pcp;
7118         int cpu;
7119
7120         for_each_possible_cpu(cpu) {
7121                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7122                 pageset_update(pcp, high, batch);
7123         }
7124 }
7125
7126 /*
7127  * Calculate and set new high and batch values for all per-cpu pagesets of a
7128  * zone based on the zone's size.
7129  */
7130 static void zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, int cpu_online)
7131 {
7132         int new_high, new_batch;
7133
7134         new_batch = max(1, zone_batchsize(zone));
7135         new_high = zone_highsize(zone, new_batch, cpu_online);
7136
7137         if (zone->pageset_high == new_high &&
7138             zone->pageset_batch == new_batch)
7139                 return;
7140
7141         zone->pageset_high = new_high;
7142         zone->pageset_batch = new_batch;
7143
7144         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, new_high, new_batch);
7145 }
7146
7147 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
7148 {
7149         int cpu;
7150
7151         /* Size may be 0 on !SMP && !NUMA */
7152         if (sizeof(struct per_cpu_zonestat) > 0)
7153                 zone->per_cpu_zonestats = alloc_percpu(struct per_cpu_zonestat);
7154
7155         zone->per_cpu_pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pages);
7156         for_each_possible_cpu(cpu) {
7157                 struct per_cpu_pages *pcp;
7158                 struct per_cpu_zonestat *pzstats;
7159
7160                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7161                 pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
7162                 per_cpu_pages_init(pcp, pzstats);
7163         }
7164
7165         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
7166 }
7167
7168 /*
7169  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
7170  * Before this call only boot pagesets were available.
7171  */
7172 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
7173 {
7174         struct pglist_data *pgdat;
7175         struct zone *zone;
7176         int __maybe_unused cpu;
7177
7178         for_each_populated_zone(zone)
7179                 setup_zone_pageset(zone);
7180
7181 #ifdef CONFIG_NUMA
7182         /*
7183          * Unpopulated zones continue using the boot pagesets.
7184          * The numa stats for these pagesets need to be reset.
7185          * Otherwise, they will end up skewing the stats of
7186          * the nodes these zones are associated with.
7187          */
7188         for_each_possible_cpu(cpu) {
7189                 struct per_cpu_zonestat *pzstats = &per_cpu(boot_zonestats, cpu);
7190                 memset(pzstats->vm_numa_event, 0,
7191                        sizeof(pzstats->vm_numa_event));
7192         }
7193 #endif
7194
7195         for_each_online_pgdat(pgdat)
7196                 pgdat->per_cpu_nodestats =
7197                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7198 }
7199
7200 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
7201 {
7202         /*
7203          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
7204          * relies on the ability of the linker to provide the
7205          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
7206          */
7207         zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
7208         zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
7209         zone->pageset_high = BOOT_PAGESET_HIGH;
7210         zone->pageset_batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
7211
7212         if (populated_zone(zone))
7213                 pr_debug("  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n", zone->name,
7214                          zone->present_pages, zone_batchsize(zone));
7215 }
7216
7217 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
7218                                         unsigned long zone_start_pfn,
7219                                         unsigned long size)
7220 {
7221         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
7222         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
7223
7224         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
7225                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
7226
7227         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7228
7229         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
7230                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
7231                         pgdat->node_id,
7232                         (unsigned long)zone_idx(zone),
7233                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
7234
7235         zone_init_free_lists(zone);
7236         zone->initialized = 1;
7237 }
7238
7239 /**
7240  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
7241  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
7242  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
7243  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
7244  *
7245  * It returns the start and end page frame of a node based on information
7246  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
7247  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
7248  * PFNs will be 0.
7249  */
7250 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
7251                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
7252 {
7253         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
7254         int i;
7255
7256         *start_pfn = -1UL;
7257         *end_pfn = 0;
7258
7259         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
7260                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
7261                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
7262         }
7263
7264         if (*start_pfn == -1UL)
7265                 *start_pfn = 0;
7266 }
7267
7268 /*
7269  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
7270  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
7271  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
7272  */
7273 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
7274 {
7275         int zone_index;
7276         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
7277                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
7278                         continue;
7279
7280                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
7281                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
7282                         break;
7283         }
7284
7285         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
7286         movable_zone = zone_index;
7287 }
7288
7289 /*
7290  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
7291  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
7292  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
7293  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
7294  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
7295  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
7296  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
7297  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
7298  */
7299 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
7300                                         unsigned long zone_type,
7301                                         unsigned long node_start_pfn,
7302                                         unsigned long node_end_pfn,
7303                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7304                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7305 {
7306         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
7307         if (zone_movable_pfn[nid]) {
7308                 /* Size ZONE_MOVABLE */
7309                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
7310                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7311                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
7312                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
7313
7314                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
7315                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
7316                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
7317                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
7318                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7319
7320                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
7321                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
7322                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
7323         }
7324 }
7325
7326 /*
7327  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
7328  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
7329  */
7330 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
7331                                         unsigned long zone_type,
7332                                         unsigned long node_start_pfn,
7333                                         unsigned long node_end_pfn,
7334                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7335                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7336 {
7337         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7338         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7339         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7340         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7341                 return 0;
7342
7343         /* Get the start and end of the zone */
7344         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7345         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7346         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7347                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
7348                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7349
7350         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
7351         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
7352                 return 0;
7353
7354         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
7355         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
7356         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
7357
7358         /* Return the spanned pages */
7359         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
7360 }
7361
7362 /*
7363  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
7364  * then all holes in the requested range will be accounted for.
7365  */
7366 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
7367                                 unsigned long range_start_pfn,
7368                                 unsigned long range_end_pfn)
7369 {
7370         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
7371         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7372         int i;
7373
7374         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7375                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7376                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7377                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
7378         }
7379         return nr_absent;
7380 }
7381
7382 /**
7383  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
7384  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
7385  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
7386  *
7387  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
7388  */
7389 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
7390                                                         unsigned long end_pfn)
7391 {
7392         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
7393 }
7394
7395 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
7396 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
7397                                         unsigned long zone_type,
7398                                         unsigned long node_start_pfn,
7399                                         unsigned long node_end_pfn)
7400 {
7401         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7402         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7403         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7404         unsigned long nr_absent;
7405
7406         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7407         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7408                 return 0;
7409
7410         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7411         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7412
7413         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7414                         node_start_pfn, node_end_pfn,
7415                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
7416         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7417
7418         /*
7419          * ZONE_MOVABLE handling.
7420          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
7421          * and vice versa.
7422          */
7423         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
7424                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7425                 struct memblock_region *r;
7426
7427                 for_each_mem_region(r) {
7428                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
7429                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7430                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
7431                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7432
7433                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
7434                             memblock_is_mirror(r))
7435                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7436
7437                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
7438                             !memblock_is_mirror(r))
7439                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7440                 }
7441         }
7442
7443         return nr_absent;
7444 }
7445
7446 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
7447                                                 unsigned long node_start_pfn,
7448                                                 unsigned long node_end_pfn)
7449 {
7450         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
7451         enum zone_type i;
7452
7453         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7454                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7455                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7456                 unsigned long spanned, absent;
7457                 unsigned long size, real_size;
7458
7459                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7460                                                      node_start_pfn,
7461                                                      node_end_pfn,
7462                                                      &zone_start_pfn,
7463                                                      &zone_end_pfn);
7464                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7465                                                    node_start_pfn,
7466                                                    node_end_pfn);
7467
7468                 size = spanned;
7469                 real_size = size - absent;
7470
7471                 if (size)
7472                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7473                 else
7474                         zone->zone_start_pfn = 0;
7475                 zone->spanned_pages = size;
7476                 zone->present_pages = real_size;
7477 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
7478                 zone->present_early_pages = real_size;
7479 #endif
7480
7481                 totalpages += size;
7482                 realtotalpages += real_size;
7483         }
7484
7485         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
7486         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
7487         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
7488 }
7489
7490 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
7491 /*
7492  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
7493  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
7494  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
7495  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
7496  * bytes.
7497  */
7498 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
7499 {
7500         unsigned long usemapsize;
7501
7502         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
7503         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
7504         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
7505         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
7506         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
7507
7508         return usemapsize / 8;
7509 }
7510
7511 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
7512 {
7513         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
7514                                                zone->spanned_pages);
7515         zone->pageblock_flags = NULL;
7516         if (usemapsize) {
7517                 zone->pageblock_flags =
7518                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
7519                                             zone_to_nid(zone));
7520                 if (!zone->pageblock_flags)
7521                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
7522                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
7523         }
7524 }
7525 #else
7526 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
7527 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
7528
7529 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
7530
7531 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
7532 void __init set_pageblock_order(void)
7533 {
7534         unsigned int order = MAX_ORDER - 1;
7535
7536         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
7537         if (pageblock_order)
7538                 return;
7539
7540         /* Don't let pageblocks exceed the maximum allocation granularity. */
7541         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT && HUGETLB_PAGE_ORDER < order)
7542                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
7543
7544         /*
7545          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
7546          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
7547          * powerpc.
7548          */
7549         pageblock_order = order;
7550 }
7551 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7552
7553 /*
7554  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
7555  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
7556  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
7557  * the kernel config
7558  */
7559 void __init set_pageblock_order(void)
7560 {
7561 }
7562
7563 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7564
7565 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
7566                                                 unsigned long present_pages)
7567 {
7568         unsigned long pages = spanned_pages;
7569
7570         /*
7571          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
7572          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
7573          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
7574          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
7575          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
7576          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
7577          */
7578         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
7579             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
7580                 pages = present_pages;
7581
7582         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
7583 }
7584
7585 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
7586 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
7587 {
7588         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
7589
7590         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
7591         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
7592         ds_queue->split_queue_len = 0;
7593 }
7594 #else
7595 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
7596 #endif
7597
7598 #ifdef CONFIG_COMPACTION
7599 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
7600 {
7601         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
7602 }
7603 #else
7604 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
7605 #endif
7606
7607 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
7608 {
7609         int i;
7610
7611         pgdat_resize_init(pgdat);
7612
7613         pgdat_init_split_queue(pgdat);
7614         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
7615
7616         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
7617         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7618
7619         for (i = 0; i < NR_VMSCAN_THROTTLE; i++)
7620                 init_waitqueue_head(&pgdat->reclaim_wait[i]);
7621
7622         pgdat_page_ext_init(pgdat);
7623         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
7624 }
7625
7626 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
7627                                                         unsigned long remaining_pages)
7628 {
7629         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
7630         zone_set_nid(zone, nid);
7631         zone->name = zone_names[idx];
7632         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
7633         spin_lock_init(&zone->lock);
7634         zone_seqlock_init(zone);
7635         zone_pcp_init(zone);
7636 }
7637
7638 /*
7639  * Set up the zone data structures
7640  * - init pgdat internals
7641  * - init all zones belonging to this node
7642  *
7643  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
7644  */
7645 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7646 void __ref free_area_init_core_hotplug(struct pglist_data *pgdat)
7647 {
7648         int nid = pgdat->node_id;
7649         enum zone_type z;
7650         int cpu;
7651
7652         pgdat_init_internals(pgdat);
7653
7654         if (pgdat->per_cpu_nodestats == &boot_nodestats)
7655                 pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7656
7657         /*
7658          * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
7659          * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
7660          * when it starts in the near future.
7661          */
7662         pgdat->nr_zones = 0;
7663         pgdat->kswapd_order = 0;
7664         pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
7665         pgdat->node_start_pfn = 0;
7666         for_each_online_cpu(cpu) {
7667                 struct per_cpu_nodestat *p;
7668
7669                 p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
7670                 memset(p, 0, sizeof(*p));
7671         }
7672
7673         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
7674                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
7675 }
7676 #endif
7677
7678 /*
7679  * Set up the zone data structures:
7680  *   - mark all pages reserved
7681  *   - mark all memory queues empty
7682  *   - clear the memory bitmaps
7683  *
7684  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
7685  * NOTE: this function is only called during early init.
7686  */
7687 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
7688 {
7689         enum zone_type j;
7690         int nid = pgdat->node_id;
7691
7692         pgdat_init_internals(pgdat);
7693         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
7694
7695         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7696                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7697                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
7698
7699                 size = zone->spanned_pages;
7700                 freesize = zone->present_pages;
7701
7702                 /*
7703                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
7704                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
7705                  * and per-cpu initialisations
7706                  */
7707                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
7708                 if (!is_highmem_idx(j)) {
7709                         if (freesize >= memmap_pages) {
7710                                 freesize -= memmap_pages;
7711                                 if (memmap_pages)
7712                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
7713                                                  zone_names[j], memmap_pages);
7714                         } else
7715                                 pr_warn("  %s zone: %lu memmap pages exceeds freesize %lu\n",
7716                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
7717                 }
7718
7719                 /* Account for reserved pages */
7720                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
7721                         freesize -= dma_reserve;
7722                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
7723                 }
7724
7725                 if (!is_highmem_idx(j))
7726                         nr_kernel_pages += freesize;
7727                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
7728                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
7729                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
7730                 nr_all_pages += freesize;
7731
7732                 /*
7733                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
7734                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
7735                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
7736                  */
7737                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
7738
7739                 if (!size)
7740                         continue;
7741
7742                 set_pageblock_order();
7743                 setup_usemap(zone);
7744                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
7745         }
7746 }
7747
7748 #ifdef CONFIG_FLATMEM
7749 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
7750 {
7751         unsigned long __maybe_unused start = 0;
7752         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
7753
7754         /* Skip empty nodes */
7755         if (!pgdat->node_spanned_pages)
7756                 return;
7757
7758         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
7759         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
7760         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
7761         if (!pgdat->node_mem_map) {
7762                 unsigned long size, end;
7763                 struct page *map;
7764
7765                 /*
7766                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
7767                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
7768                  * for the buddy allocator to function correctly.
7769                  */
7770                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
7771                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7772                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
7773                 map = memmap_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES, MEMBLOCK_LOW_LIMIT,
7774                                    pgdat->node_id, false);
7775                 if (!map)
7776                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
7777                               size, pgdat->node_id);
7778                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
7779         }
7780         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
7781                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
7782                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
7783 #ifndef CONFIG_NUMA
7784         /*
7785          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
7786          */
7787         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
7788                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
7789                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
7790                         mem_map -= offset;
7791         }
7792 #endif
7793 }
7794 #else
7795 static inline void alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
7796 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
7797
7798 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
7799 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
7800 {
7801         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
7802 }
7803 #else
7804 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
7805 #endif
7806
7807 static void __init free_area_init_node(int nid)
7808 {
7809         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7810         unsigned long start_pfn = 0;
7811         unsigned long end_pfn = 0;
7812
7813         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
7814         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7815
7816         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
7817
7818         pgdat->node_id = nid;
7819         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
7820         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
7821
7822         if (start_pfn != end_pfn) {
7823                 pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7824                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7825                         end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
7826         } else {
7827                 pr_info("Initmem setup node %d as memoryless\n", nid);
7828         }
7829
7830         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
7831
7832         alloc_node_mem_map(pgdat);
7833         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
7834
7835         free_area_init_core(pgdat);
7836 }
7837
7838 static void __init free_area_init_memoryless_node(int nid)
7839 {
7840         free_area_init_node(nid);
7841 }
7842
7843 #if MAX_NUMNODES > 1
7844 /*
7845  * Figure out the number of possible node ids.
7846  */
7847 void __init setup_nr_node_ids(void)
7848 {
7849         unsigned int highest;
7850
7851         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
7852         nr_node_ids = highest + 1;
7853 }
7854 #endif
7855
7856 /**
7857  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
7858  *
7859  * This function should be called after node map is populated and sorted.
7860  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
7861  * all the nodes.
7862  *
7863  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
7864  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
7865  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
7866  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
7867  *
7868  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
7869  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
7870  * populated node map.
7871  *
7872  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
7873  * requirement (single node).
7874  */
7875 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
7876 {
7877         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
7878         unsigned long start, end, mask;
7879         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
7880         int i, nid;
7881
7882         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
7883                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
7884                         last_nid = nid;
7885                         last_end = end;
7886                         continue;
7887                 }
7888
7889                 /*
7890                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
7891                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
7892                  * too coarse to separate the current node from the last.
7893                  */
7894                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
7895                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
7896                         mask <<= 1;
7897
7898                 /* accumulate all internode masks */
7899                 accl_mask |= mask;
7900         }
7901
7902         /* convert mask to number of pages */
7903         return ~accl_mask + 1;
7904 }
7905
7906 /**
7907  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
7908  *
7909  * Return: the minimum PFN based on information provided via
7910  * memblock_set_node().
7911  */
7912 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
7913 {
7914         return PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
7915 }
7916
7917 /*
7918  * early_calculate_totalpages()
7919  * Sum pages in active regions for movable zone.
7920  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
7921  */
7922 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
7923 {
7924         unsigned long totalpages = 0;
7925         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7926         int i, nid;
7927
7928         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7929                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
7930
7931                 totalpages += pages;
7932                 if (pages)
7933                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7934         }
7935         return totalpages;
7936 }
7937
7938 /*
7939  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
7940  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
7941  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
7942  * others
7943  */
7944 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
7945 {
7946         int i, nid;
7947         unsigned long usable_startpfn;
7948         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
7949         /* save the state before borrow the nodemask */
7950         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
7951         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
7952         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
7953         struct memblock_region *r;
7954
7955         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
7956         find_usable_zone_for_movable();
7957
7958         /*
7959          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
7960          * options.
7961          */
7962         if (movable_node_is_enabled()) {
7963                 for_each_mem_region(r) {
7964                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
7965                                 continue;
7966
7967                         nid = memblock_get_region_node(r);
7968
7969                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
7970                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7971                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7972                                 usable_startpfn;
7973                 }
7974
7975                 goto out2;
7976         }
7977
7978         /*
7979          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
7980          */
7981         if (mirrored_kernelcore) {
7982                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
7983
7984                 for_each_mem_region(r) {
7985                         if (memblock_is_mirror(r))
7986                                 continue;
7987
7988                         nid = memblock_get_region_node(r);
7989
7990                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
7991
7992                         if (usable_startpfn < PHYS_PFN(SZ_4G)) {
7993                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
7994                                 continue;
7995                         }
7996
7997                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7998                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7999                                 usable_startpfn;
8000                 }
8001
8002                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
8003                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
8004
8005                 goto out2;
8006         }
8007
8008         /*
8009          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
8010          * amount of necessary memory.
8011          */
8012         if (required_kernelcore_percent)
8013                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
8014                                        10000UL;
8015         if (required_movablecore_percent)
8016                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
8017                                         10000UL;
8018
8019         /*
8020          * If movablecore= was specified, calculate what size of
8021          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
8022          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
8023          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
8024          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
8025          * what movablecore would have allowed.
8026          */
8027         if (required_movablecore) {
8028                 unsigned long corepages;
8029
8030                 /*
8031                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
8032                  * was requested by the user
8033                  */
8034                 required_movablecore =
8035                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
8036                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
8037                 corepages = totalpages - required_movablecore;
8038
8039                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
8040         }
8041
8042         /*
8043          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
8044          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
8045          */
8046         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
8047                 goto out;
8048
8049         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
8050         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
8051
8052 restart:
8053         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
8054         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
8055         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
8056                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
8057
8058                 /*
8059                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
8060                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
8061                  * amount of memory for the kernel
8062                  */
8063                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
8064                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
8065
8066                 /*
8067                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
8068                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
8069                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
8070                  */
8071                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
8072
8073                 /* Go through each range of PFNs within this node */
8074                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
8075                         unsigned long size_pages;
8076
8077                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
8078                         if (start_pfn >= end_pfn)
8079                                 continue;
8080
8081                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
8082                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
8083                                 unsigned long kernel_pages;
8084                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
8085                                                                 - start_pfn;
8086
8087                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
8088                                                         kernelcore_remaining);
8089                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
8090                                                         required_kernelcore);
8091
8092                                 /* Continue if range is now fully accounted */
8093                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
8094
8095                                         /*
8096                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
8097                                          * that if we have to rebalance
8098                                          * kernelcore across nodes, we will
8099                                          * not double account here
8100                                          */
8101                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
8102                                         continue;
8103                                 }
8104                                 start_pfn = usable_startpfn;
8105                         }
8106
8107                         /*
8108                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
8109                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
8110                          * number of pages used as kernelcore
8111                          */
8112                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
8113                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
8114                                 size_pages = kernelcore_remaining;
8115                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
8116
8117                         /*
8118                          * Some kernelcore has been met, update counts and
8119                          * break if the kernelcore for this node has been
8120                          * satisfied
8121                          */
8122                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
8123                                                                 size_pages);
8124                         kernelcore_remaining -= size_pages;
8125                         if (!kernelcore_remaining)
8126                                 break;
8127                 }
8128         }
8129
8130         /*
8131          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
8132          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
8133          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
8134          * satisfied
8135          */
8136         usable_nodes--;
8137         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
8138                 goto restart;
8139
8140 out2:
8141         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
8142         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++) {
8143                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
8144
8145                 zone_movable_pfn[nid] =
8146                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
8147
8148                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
8149                 if (zone_movable_pfn[nid] >= end_pfn)
8150                         zone_movable_pfn[nid] = 0;
8151         }
8152
8153 out:
8154         /* restore the node_state */
8155         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
8156 }
8157
8158 /* Any regular or high memory on that node ? */
8159 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
8160 {
8161         enum zone_type zone_type;
8162
8163         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
8164                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
8165                 if (populated_zone(zone)) {
8166                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
8167                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
8168                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
8169                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
8170                         break;
8171                 }
8172         }
8173 }
8174
8175 /*
8176  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
8177  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
8178  */
8179 bool __weak arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
8180 {
8181         return false;
8182 }
8183
8184 /**
8185  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
8186  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
8187  *
8188  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
8189  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
8190  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
8191  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
8192  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
8193  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
8194  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
8195  * at arch_max_dma_pfn.
8196  */
8197 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
8198 {
8199         unsigned long start_pfn, end_pfn;
8200         int i, nid, zone;
8201         bool descending;
8202
8203         /* Record where the zone boundaries are */
8204         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
8205                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
8206         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
8207                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
8208
8209         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
8210         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
8211
8212         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8213                 if (descending)
8214                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
8215                 else
8216                         zone = i;
8217
8218                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
8219                         continue;
8220
8221                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
8222                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
8223                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
8224
8225                 start_pfn = end_pfn;
8226         }
8227
8228         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8229         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
8230         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
8231
8232         /* Print out the zone ranges */
8233         pr_info("Zone ranges:\n");
8234         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8235                 if (i == ZONE_MOVABLE)
8236                         continue;
8237                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
8238                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
8239                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
8240                         pr_cont("empty\n");
8241                 else
8242                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
8243                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
8244                                         << PAGE_SHIFT,
8245                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
8246                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
8247         }
8248
8249         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8250         pr_info("Movable zone start for each node\n");
8251         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
8252                 if (zone_movable_pfn[i])
8253                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
8254                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
8255         }
8256
8257         /*
8258          * Print out the early node map, and initialize the
8259          * subsection-map relative to active online memory ranges to
8260          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
8261          */
8262         pr_info("Early memory node ranges\n");
8263         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
8264                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
8265                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
8266                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
8267                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
8268         }
8269
8270         /* Initialise every node */
8271         mminit_verify_pageflags_layout();
8272         setup_nr_node_ids();
8273         for_each_node(nid) {
8274                 pg_data_t *pgdat;
8275
8276                 if (!node_online(nid)) {
8277                         pr_info("Initializing node %d as memoryless\n", nid);
8278
8279                         /* Allocator not initialized yet */
8280                         pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
8281                         if (!pgdat) {
8282                                 pr_err("Cannot allocate %zuB for node %d.\n",
8283                                                 sizeof(*pgdat), nid);
8284                                 continue;
8285                         }
8286                         arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
8287                         free_area_init_memoryless_node(nid);
8288
8289                         /*
8290                          * We do not want to confuse userspace by sysfs
8291                          * files/directories for node without any memory
8292                          * attached to it, so this node is not marked as
8293                          * N_MEMORY and not marked online so that no sysfs
8294                          * hierarchy will be created via register_one_node for
8295                          * it. The pgdat will get fully initialized by
8296                          * hotadd_init_pgdat() when memory is hotplugged into
8297                          * this node.
8298                          */
8299                         continue;
8300                 }
8301
8302                 pgdat = NODE_DATA(nid);
8303                 free_area_init_node(nid);
8304
8305                 /* Any memory on that node */
8306                 if (pgdat->node_present_pages)
8307                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
8308                 check_for_memory(pgdat, nid);
8309         }
8310
8311         memmap_init();
8312 }
8313
8314 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
8315                                      unsigned long *percent)
8316 {
8317         unsigned long long coremem;
8318         char *endptr;
8319
8320         if (!p)
8321                 return -EINVAL;
8322
8323         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
8324         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
8325         if (*endptr == '%') {
8326                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
8327                 WARN_ON(coremem > 100);
8328
8329                 *percent = coremem;
8330         } else {
8331                 coremem = memparse(p, &p);
8332                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
8333                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
8334
8335                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
8336                 *percent = 0UL;
8337         }
8338         return 0;
8339 }
8340
8341 /*
8342  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8343  * cannot be reclaimed or migrated.
8344  */
8345 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
8346 {
8347         /* parse kernelcore=mirror */
8348         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
8349                 mirrored_kernelcore = true;
8350                 return 0;
8351         }
8352
8353         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
8354                                   &required_kernelcore_percent);
8355 }
8356
8357 /*
8358  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8359  * can be reclaimed or migrated.
8360  */
8361 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
8362 {
8363         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
8364                                   &required_movablecore_percent);
8365 }
8366
8367 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
8368 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
8369
8370 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
8371 {
8372         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
8373         totalram_pages_add(count);
8374 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
8375         if (PageHighMem(page))
8376                 totalhigh_pages_add(count);
8377 #endif
8378 }
8379 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
8380
8381 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
8382 {
8383         void *pos;
8384         unsigned long pages = 0;
8385
8386         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
8387         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
8388         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
8389                 struct page *page = virt_to_page(pos);
8390                 void *direct_map_addr;
8391
8392                 /*
8393                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
8394                  * because some architectures' virt_to_page()
8395                  * work with aliases.  Getting the direct map
8396                  * address ensures that we get a _writeable_
8397                  * alias for the memset().
8398                  */
8399                 direct_map_addr = page_address(page);
8400                 /*
8401                  * Perform a kasan-unchecked memset() since this memory
8402                  * has not been initialized.
8403                  */
8404                 direct_map_addr = kasan_reset_tag(direct_map_addr);
8405                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
8406                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
8407
8408                 free_reserved_page(page);
8409         }
8410
8411         if (pages && s)
8412                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n", s, K(pages));
8413
8414         return pages;
8415 }
8416
8417 void __init mem_init_print_info(void)
8418 {
8419         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
8420         unsigned long init_code_size, init_data_size;
8421
8422         physpages = get_num_physpages();
8423         codesize = _etext - _stext;
8424         datasize = _edata - _sdata;
8425         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
8426         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
8427         init_data_size = __init_end - __init_begin;
8428         init_code_size = _einittext - _sinittext;
8429
8430         /*
8431          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
8432          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
8433          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
8434          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
8435          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
8436          */
8437 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
8438         do { \
8439                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
8440                         size -= adj; \
8441         } while (0)
8442
8443         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
8444                      _sinittext, init_code_size);
8445         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
8446         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
8447         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
8448         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
8449
8450 #undef  adj_init_size
8451
8452         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
8453 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8454                 ", %luK highmem"
8455 #endif
8456                 ")\n",
8457                 K(nr_free_pages()), K(physpages),
8458                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
8459                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
8460                 K(physpages - totalram_pages() - totalcma_pages),
8461                 K(totalcma_pages)
8462 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8463                 , K(totalhigh_pages())
8464 #endif
8465                 );
8466 }
8467
8468 /**
8469  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
8470  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
8471  *
8472  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
8473  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
8474  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
8475  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
8476  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
8477  * smaller per-cpu batchsize.
8478  */
8479 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
8480 {
8481         dma_reserve = new_dma_reserve;
8482 }
8483
8484 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
8485 {
8486         struct zone *zone;
8487
8488         lru_add_drain_cpu(cpu);
8489         mlock_page_drain_remote(cpu);
8490         drain_pages(cpu);
8491
8492         /*
8493          * Spill the event counters of the dead processor
8494          * into the current processors event counters.
8495          * This artificially elevates the count of the current
8496          * processor.
8497          */
8498         vm_events_fold_cpu(cpu);
8499
8500         /*
8501          * Zero the differential counters of the dead processor
8502          * so that the vm statistics are consistent.
8503          *
8504          * This is only okay since the processor is dead and cannot
8505          * race with what we are doing.
8506          */
8507         cpu_vm_stats_fold(cpu);
8508
8509         for_each_populated_zone(zone)
8510                 zone_pcp_update(zone, 0);
8511
8512         return 0;
8513 }
8514
8515 static int page_alloc_cpu_online(unsigned int cpu)
8516 {
8517         struct zone *zone;
8518
8519         for_each_populated_zone(zone)
8520                 zone_pcp_update(zone, 1);
8521         return 0;
8522 }
8523
8524 #ifdef CONFIG_NUMA
8525 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
8526
8527 static int __init set_hashdist(char *str)
8528 {
8529         if (!str)
8530                 return 0;
8531         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
8532         return 1;
8533 }
8534 __setup("hashdist=", set_hashdist);
8535 #endif
8536
8537 void __init page_alloc_init(void)
8538 {
8539         int ret;
8540
8541 #ifdef CONFIG_NUMA
8542         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
8543                 hashdist = 0;
8544 #endif
8545
8546         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC,
8547                                         "mm/page_alloc:pcp",
8548                                         page_alloc_cpu_online,
8549                                         page_alloc_cpu_dead);
8550         WARN_ON(ret < 0);
8551 }
8552
8553 /*
8554  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
8555  *      or min_free_kbytes changes.
8556  */
8557 static void calculate_totalreserve_pages(void)
8558 {
8559         struct pglist_data *pgdat;
8560         unsigned long reserve_pages = 0;
8561         enum zone_type i, j;
8562
8563         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8564
8565                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
8566
8567                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8568                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
8569                         long max = 0;
8570                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
8571
8572                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
8573                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8574                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
8575                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
8576                         }
8577
8578                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
8579                         max += high_wmark_pages(zone);
8580
8581                         if (max > managed_pages)
8582                                 max = managed_pages;
8583
8584                         pgdat->totalreserve_pages += max;
8585
8586                         reserve_pages += max;
8587                 }
8588         }
8589         totalreserve_pages = reserve_pages;
8590 }
8591
8592 /*
8593  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
8594  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
8595  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
8596  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
8597  */
8598 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
8599 {
8600         struct pglist_data *pgdat;
8601         enum zone_type i, j;
8602
8603         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8604                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES - 1; i++) {
8605                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[i];
8606                         int ratio = sysctl_lowmem_reserve_ratio[i];
8607                         bool clear = !ratio || !zone_managed_pages(zone);
8608                         unsigned long managed_pages = 0;
8609
8610                         for (j = i + 1; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8611                                 struct zone *upper_zone = &pgdat->node_zones[j];
8612
8613                                 managed_pages += zone_managed_pages(upper_zone);
8614
8615                                 if (clear)
8616                                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
8617                                 else
8618                                         zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages / ratio;
8619                         }
8620                 }
8621         }
8622
8623         /* update totalreserve_pages */
8624         calculate_totalreserve_pages();
8625 }
8626
8627 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
8628 {
8629         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
8630         unsigned long lowmem_pages = 0;
8631         struct zone *zone;
8632         unsigned long flags;
8633
8634         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
8635         for_each_zone(zone) {
8636                 if (!is_highmem(zone))
8637                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
8638         }
8639
8640         for_each_zone(zone) {
8641                 u64 tmp;
8642
8643                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8644                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
8645                 do_div(tmp, lowmem_pages);
8646                 if (is_highmem(zone)) {
8647                         /*
8648                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
8649                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
8650                          * value here.
8651                          *
8652                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
8653                          * deltas control async page reclaim, and so should
8654                          * not be capped for highmem.
8655                          */
8656                         unsigned long min_pages;
8657
8658                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
8659                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
8660                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
8661                 } else {
8662                         /*
8663                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
8664                          * proportionate to the zone's size.
8665                          */
8666                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
8667                 }
8668
8669                 /*
8670                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
8671                  * scale factor in proportion to available memory, but
8672                  * ensure a minimum size on small systems.
8673                  */
8674                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
8675                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
8676                                       watermark_scale_factor, 10000));
8677
8678                 zone->watermark_boost = 0;
8679                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
8680                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = low_wmark_pages(zone) + tmp;
8681                 zone->_watermark[WMARK_PROMO] = high_wmark_pages(zone) + tmp;
8682
8683                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8684         }
8685
8686         /* update totalreserve_pages */
8687         calculate_totalreserve_pages();
8688 }
8689
8690 /**
8691  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
8692  * or when memory is hot-{added|removed}
8693  *
8694  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
8695  * correctly with respect to min_free_kbytes.
8696  */
8697 void setup_per_zone_wmarks(void)
8698 {
8699         struct zone *zone;
8700         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
8701
8702         spin_lock(&lock);
8703         __setup_per_zone_wmarks();
8704         spin_unlock(&lock);
8705
8706         /*
8707          * The watermark size have changed so update the pcpu batch
8708          * and high limits or the limits may be inappropriate.
8709          */
8710         for_each_zone(zone)
8711                 zone_pcp_update(zone, 0);
8712 }
8713
8714 /*
8715  * Initialise min_free_kbytes.
8716  *
8717  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
8718  * we want it large (256MB max).  But it is not linear, because network
8719  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
8720  *
8721  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
8722  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
8723  *
8724  * which yields
8725  *
8726  * 16MB:        512k
8727  * 32MB:        724k
8728  * 64MB:        1024k
8729  * 128MB:       1448k
8730  * 256MB:       2048k
8731  * 512MB:       2896k
8732  * 1024MB:      4096k
8733  * 2048MB:      5792k
8734  * 4096MB:      8192k
8735  * 8192MB:      11584k
8736  * 16384MB:     16384k
8737  */
8738 void calculate_min_free_kbytes(void)
8739 {
8740         unsigned long lowmem_kbytes;
8741         int new_min_free_kbytes;
8742
8743         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
8744         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
8745
8746         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes)
8747                 min_free_kbytes = clamp(new_min_free_kbytes, 128, 262144);
8748         else
8749                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
8750                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
8751
8752 }
8753
8754 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
8755 {
8756         calculate_min_free_kbytes();
8757         setup_per_zone_wmarks();
8758         refresh_zone_stat_thresholds();
8759         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8760
8761 #ifdef CONFIG_NUMA
8762         setup_min_unmapped_ratio();
8763         setup_min_slab_ratio();
8764 #endif
8765
8766         khugepaged_min_free_kbytes_update();
8767
8768         return 0;
8769 }
8770 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
8771
8772 /*
8773  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
8774  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
8775  *      changes.
8776  */
8777 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8778                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8779 {
8780         int rc;
8781
8782         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8783         if (rc)
8784                 return rc;
8785
8786         if (write) {
8787                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
8788                 setup_per_zone_wmarks();
8789         }
8790         return 0;
8791 }
8792
8793 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8794                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8795 {
8796         int rc;
8797
8798         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8799         if (rc)
8800                 return rc;
8801
8802         if (write)
8803                 setup_per_zone_wmarks();
8804
8805         return 0;
8806 }
8807
8808 #ifdef CONFIG_NUMA
8809 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
8810 {
8811         pg_data_t *pgdat;
8812         struct zone *zone;
8813
8814         for_each_online_pgdat(pgdat)
8815                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
8816
8817         for_each_zone(zone)
8818                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8819                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
8820 }
8821
8822
8823 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8824                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8825 {
8826         int rc;
8827
8828         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8829         if (rc)
8830                 return rc;
8831
8832         setup_min_unmapped_ratio();
8833
8834         return 0;
8835 }
8836
8837 static void setup_min_slab_ratio(void)
8838 {
8839         pg_data_t *pgdat;
8840         struct zone *zone;
8841
8842         for_each_online_pgdat(pgdat)
8843                 pgdat->min_slab_pages = 0;
8844
8845         for_each_zone(zone)
8846                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8847                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
8848 }
8849
8850 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8851                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8852 {
8853         int rc;
8854
8855         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8856         if (rc)
8857                 return rc;
8858
8859         setup_min_slab_ratio();
8860
8861         return 0;
8862 }
8863 #endif
8864
8865 /*
8866  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
8867  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
8868  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
8869  *
8870  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
8871  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
8872  * if in function of the boot time zone sizes.
8873  */
8874 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8875                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8876 {
8877         int i;
8878
8879         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8880
8881         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8882                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] < 1)
8883                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] = 0;
8884         }
8885
8886         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8887         return 0;
8888 }
8889
8890 /*
8891  * percpu_pagelist_high_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
8892  * cpu. It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
8893  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
8894  */
8895 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table,
8896                 int write, void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8897 {
8898         struct zone *zone;
8899         int old_percpu_pagelist_high_fraction;
8900         int ret;
8901
8902         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8903         old_percpu_pagelist_high_fraction = percpu_pagelist_high_fraction;
8904
8905         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8906         if (!write || ret < 0)
8907                 goto out;
8908
8909         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
8910         if (percpu_pagelist_high_fraction &&
8911             percpu_pagelist_high_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION) {
8912                 percpu_pagelist_high_fraction = old_percpu_pagelist_high_fraction;
8913                 ret = -EINVAL;
8914                 goto out;
8915         }
8916
8917         /* No change? */
8918         if (percpu_pagelist_high_fraction == old_percpu_pagelist_high_fraction)
8919                 goto out;
8920
8921         for_each_populated_zone(zone)
8922                 zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
8923 out:
8924         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8925         return ret;
8926 }
8927
8928 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
8929 /*
8930  * Returns the number of pages that arch has reserved but
8931  * is not known to alloc_large_system_hash().
8932  */
8933 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
8934 {
8935         return 0;
8936 }
8937 #endif
8938
8939 /*
8940  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
8941  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
8942  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
8943  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
8944  * only doubles, instead of quadrupling as well.
8945  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
8946  * makes sense, it is disabled on such platforms.
8947  */
8948 #if __BITS_PER_LONG > 32
8949 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
8950 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
8951 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
8952 #endif
8953
8954 /*
8955  * allocate a large system hash table from bootmem
8956  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
8957  *   quantity of entries
8958  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
8959  */
8960 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
8961                                      unsigned long bucketsize,
8962                                      unsigned long numentries,
8963                                      int scale,
8964                                      int flags,
8965                                      unsigned int *_hash_shift,
8966                                      unsigned int *_hash_mask,
8967                                      unsigned long low_limit,
8968                                      unsigned long high_limit)
8969 {
8970         unsigned long long max = high_limit;
8971         unsigned long log2qty, size;
8972         void *table = NULL;
8973         gfp_t gfp_flags;
8974         bool virt;
8975         bool huge;
8976
8977         /* allow the kernel cmdline to have a say */
8978         if (!numentries) {
8979                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
8980                 numentries = nr_kernel_pages;
8981                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
8982
8983                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
8984                 if (PAGE_SHIFT < 20)
8985                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
8986
8987 #if __BITS_PER_LONG > 32
8988                 if (!high_limit) {
8989                         unsigned long adapt;
8990
8991                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
8992                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
8993                                 scale++;
8994                 }
8995 #endif
8996
8997                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
8998                 if (scale > PAGE_SHIFT)
8999                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
9000                 else
9001                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
9002
9003                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
9004                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
9005                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
9006                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
9007                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
9008                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
9009                                 BUG_ON(!numentries);
9010                         }
9011                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
9012                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
9013         }
9014         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
9015
9016         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
9017         if (max == 0) {
9018                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
9019                 do_div(max, bucketsize);
9020         }
9021         max = min(max, 0x80000000ULL);
9022
9023         if (numentries < low_limit)
9024                 numentries = low_limit;
9025         if (numentries > max)
9026                 numentries = max;
9027
9028         log2qty = ilog2(numentries);
9029
9030         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
9031         do {
9032                 virt = false;
9033                 size = bucketsize << log2qty;
9034                 if (flags & HASH_EARLY) {
9035                         if (flags & HASH_ZERO)
9036                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
9037                         else
9038                                 table = memblock_alloc_raw(size,
9039                                                            SMP_CACHE_BYTES);
9040                 } else if (get_order(size) >= MAX_ORDER || hashdist) {
9041                         table = vmalloc_huge(size, gfp_flags);
9042                         virt = true;
9043                         if (table)
9044                                 huge = is_vm_area_hugepages(table);
9045                 } else {
9046                         /*
9047                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
9048                          * some pages at the end of hash table which
9049                          * alloc_pages_exact() automatically does
9050                          */
9051                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
9052                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
9053                 }
9054         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
9055
9056         if (!table)
9057                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
9058
9059         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
9060                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
9061                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
9062
9063         if (_hash_shift)
9064                 *_hash_shift = log2qty;
9065         if (_hash_mask)
9066                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
9067
9068         return table;
9069 }
9070
9071 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
9072 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG) || \
9073         (defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG_CORE) && defined(DYNAMIC_DEBUG_MODULE))
9074 /* Usage: See admin-guide/dynamic-debug-howto.rst */
9075 static void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9076 {
9077         DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, "migrate failure");
9078
9079         if (DYNAMIC_DEBUG_BRANCH(descriptor)) {
9080                 struct page *page;
9081
9082                 dump_stack();
9083                 list_for_each_entry(page, page_list, lru)
9084                         dump_page(page, "migration failure");
9085         }
9086 }
9087 #else
9088 static inline void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9089 {
9090 }
9091 #endif
9092
9093 /* [start, end) must belong to a single zone. */
9094 int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
9095                                         unsigned long start, unsigned long end)
9096 {
9097         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
9098         unsigned int nr_reclaimed;
9099         unsigned long pfn = start;
9100         unsigned int tries = 0;
9101         int ret = 0;
9102         struct migration_target_control mtc = {
9103                 .nid = zone_to_nid(cc->zone),
9104                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
9105         };
9106
9107         lru_cache_disable();
9108
9109         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
9110                 if (fatal_signal_pending(current)) {
9111                         ret = -EINTR;
9112                         break;
9113                 }
9114
9115                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
9116                         cc->nr_migratepages = 0;
9117                         ret = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
9118                         if (ret && ret != -EAGAIN)
9119                                 break;
9120                         pfn = cc->migrate_pfn;
9121                         tries = 0;
9122                 } else if (++tries == 5) {
9123                         ret = -EBUSY;
9124                         break;
9125                 }
9126
9127                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
9128                                                         &cc->migratepages);
9129                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
9130
9131                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migration_target,
9132                         NULL, (unsigned long)&mtc, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE, NULL);
9133
9134                 /*
9135                  * On -ENOMEM, migrate_pages() bails out right away. It is pointless
9136                  * to retry again over this error, so do the same here.
9137                  */
9138                 if (ret == -ENOMEM)
9139                         break;
9140         }
9141
9142         lru_cache_enable();
9143         if (ret < 0) {
9144                 if (!(cc->gfp_mask & __GFP_NOWARN) && ret == -EBUSY)
9145                         alloc_contig_dump_pages(&cc->migratepages);
9146                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
9147                 return ret;
9148         }
9149         return 0;
9150 }
9151
9152 /**
9153  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
9154  * @start:      start PFN to allocate
9155  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
9156  * @migratetype:        migratetype of the underlying pageblocks (either
9157  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
9158  *                      in range must have the same migratetype and it must
9159  *                      be either of the two.
9160  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
9161  *
9162  * The PFN range does not have to be pageblock aligned. The PFN range must
9163  * belong to a single zone.
9164  *
9165  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
9166  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
9167  * be modified by others.
9168  *
9169  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
9170  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
9171  * need to be freed with free_contig_range().
9172  */
9173 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
9174                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
9175 {
9176         unsigned long outer_start, outer_end;
9177         int order;
9178         int ret = 0;
9179
9180         struct compact_control cc = {
9181                 .nr_migratepages = 0,
9182                 .order = -1,
9183                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
9184                 .mode = MIGRATE_SYNC,
9185                 .ignore_skip_hint = true,
9186                 .no_set_skip_hint = true,
9187                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
9188                 .alloc_contig = true,
9189         };
9190         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
9191
9192         /*
9193          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
9194          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
9195          * have different sizes, and due to the way page allocator
9196          * work, start_isolate_page_range() has special handlings for this.
9197          *
9198          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
9199          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
9200          * we are interested in). This will put all the pages in
9201          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
9202          *
9203          * When this is done, we take the pages in range from page
9204          * allocator removing them from the buddy system.  This way
9205          * page allocator will never consider using them.
9206          *
9207          * This lets us mark the pageblocks back as
9208          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
9209          * aligned range but not in the unaligned, original range are
9210          * put back to page allocator so that buddy can use them.
9211          */
9212
9213         ret = start_isolate_page_range(start, end, migratetype, 0, gfp_mask);
9214         if (ret)
9215                 goto done;
9216
9217         drain_all_pages(cc.zone);
9218
9219         /*
9220          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
9221          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
9222          * which will report the busy page.
9223          *
9224          * It is possible that busy pages could become available before
9225          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
9226          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
9227          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
9228          */
9229         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
9230         if (ret && ret != -EBUSY)
9231                 goto done;
9232         ret = 0;
9233
9234         /*
9235          * Pages from [start, end) are within a pageblock_nr_pages
9236          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
9237          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
9238          * What we are going to do is to allocate all pages from
9239          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
9240          *
9241          * The only problem is that pages at the beginning and at the
9242          * end of interesting range may be not aligned with pages that
9243          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
9244          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
9245          * once this is done free the pages we are not interested in.
9246          *
9247          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
9248          * isolated thus they won't get removed from buddy.
9249          */
9250
9251         order = 0;
9252         outer_start = start;
9253         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
9254                 if (++order >= MAX_ORDER) {
9255                         outer_start = start;
9256                         break;
9257                 }
9258                 outer_start &= ~0UL << order;
9259         }
9260
9261         if (outer_start != start) {
9262                 order = buddy_order(pfn_to_page(outer_start));
9263
9264                 /*
9265                  * outer_start page could be small order buddy page and
9266                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
9267                  * in this case to report failed page properly
9268                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
9269                  */
9270                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
9271                         outer_start = start;
9272         }
9273
9274         /* Make sure the range is really isolated. */
9275         if (test_pages_isolated(outer_start, end, 0)) {
9276                 ret = -EBUSY;
9277                 goto done;
9278         }
9279
9280         /* Grab isolated pages from freelists. */
9281         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
9282         if (!outer_end) {
9283                 ret = -EBUSY;
9284                 goto done;
9285         }
9286
9287         /* Free head and tail (if any) */
9288         if (start != outer_start)
9289                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
9290         if (end != outer_end)
9291                 free_contig_range(end, outer_end - end);
9292
9293 done:
9294         undo_isolate_page_range(start, end, migratetype);
9295         return ret;
9296 }
9297 EXPORT_SYMBOL(alloc_contig_range);
9298
9299 static int __alloc_contig_pages(unsigned long start_pfn,
9300                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
9301 {
9302         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9303
9304         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
9305                                   gfp_mask);
9306 }
9307
9308 static bool pfn_range_valid_contig(struct zone *z, unsigned long start_pfn,
9309                                    unsigned long nr_pages)
9310 {
9311         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9312         struct page *page;
9313
9314         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
9315                 page = pfn_to_online_page(i);
9316                 if (!page)
9317                         return false;
9318
9319                 if (page_zone(page) != z)
9320                         return false;
9321
9322                 if (PageReserved(page))
9323                         return false;
9324         }
9325         return true;
9326 }
9327
9328 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
9329                                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
9330 {
9331         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
9332
9333         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
9334 }
9335
9336 /**
9337  * alloc_contig_pages() -- tries to find and allocate contiguous range of pages
9338  * @nr_pages:   Number of contiguous pages to allocate
9339  * @gfp_mask:   GFP mask to limit search and used during compaction
9340  * @nid:        Target node
9341  * @nodemask:   Mask for other possible nodes
9342  *
9343  * This routine is a wrapper around alloc_contig_range(). It scans over zones
9344  * on an applicable zonelist to find a contiguous pfn range which can then be
9345  * tried for allocation with alloc_contig_range(). This routine is intended
9346  * for allocation requests which can not be fulfilled with the buddy allocator.
9347  *
9348  * The allocated memory is always aligned to a page boundary. If nr_pages is a
9349  * power of two, then allocated range is also guaranteed to be aligned to same
9350  * nr_pages (e.g. 1GB request would be aligned to 1GB).
9351  *
9352  * Allocated pages can be freed with free_contig_range() or by manually calling
9353  * __free_page() on each allocated page.
9354  *
9355  * Return: pointer to contiguous pages on success, or NULL if not successful.
9356  */
9357 struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
9358                                 int nid, nodemask_t *nodemask)
9359 {
9360         unsigned long ret, pfn, flags;
9361         struct zonelist *zonelist;
9362         struct zone *zone;
9363         struct zoneref *z;
9364
9365         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
9366         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
9367                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
9368                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9369
9370                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
9371                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
9372                         if (pfn_range_valid_contig(zone, pfn, nr_pages)) {
9373                                 /*
9374                                  * We release the zone lock here because
9375                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
9376                                  * at some point. If there's an allocation
9377                                  * spinning on this lock, it may win the race
9378                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
9379                                  */
9380                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9381                                 ret = __alloc_contig_pages(pfn, nr_pages,
9382                                                         gfp_mask);
9383                                 if (!ret)
9384                                         return pfn_to_page(pfn);
9385                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9386                         }
9387                         pfn += nr_pages;
9388                 }
9389                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9390         }
9391         return NULL;
9392 }
9393 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
9394
9395 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
9396 {
9397         unsigned long count = 0;
9398
9399         for (; nr_pages--; pfn++) {
9400                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
9401
9402                 count += page_count(page) != 1;
9403                 __free_page(page);
9404         }
9405         WARN(count != 0, "%lu pages are still in use!\n", count);
9406 }
9407 EXPORT_SYMBOL(free_contig_range);
9408
9409 /*
9410  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
9411  * page high values need to be recalculated.
9412  */
9413 void zone_pcp_update(struct zone *zone, int cpu_online)
9414 {
9415         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9416         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, cpu_online);
9417         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9418 }
9419
9420 /*
9421  * Effectively disable pcplists for the zone by setting the high limit to 0
9422  * and draining all cpus. A concurrent page freeing on another CPU that's about
9423  * to put the page on pcplist will either finish before the drain and the page
9424  * will be drained, or observe the new high limit and skip the pcplist.
9425  *
9426  * Must be paired with a call to zone_pcp_enable().
9427  */
9428 void zone_pcp_disable(struct zone *zone)
9429 {
9430         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9431         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0, 1);
9432         __drain_all_pages(zone, true);
9433 }
9434
9435 void zone_pcp_enable(struct zone *zone)
9436 {
9437         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, zone->pageset_high, zone->pageset_batch);
9438         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9439 }
9440
9441 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
9442 {
9443         int cpu;
9444         struct per_cpu_zonestat *pzstats;
9445
9446         if (zone->per_cpu_pageset != &boot_pageset) {
9447                 for_each_online_cpu(cpu) {
9448                         pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
9449                         drain_zonestat(zone, pzstats);
9450                 }
9451                 free_percpu(zone->per_cpu_pageset);
9452                 free_percpu(zone->per_cpu_zonestats);
9453                 zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
9454                 zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
9455         }
9456 }
9457
9458 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
9459 /*
9460  * All pages in the range must be in a single zone, must not contain holes,
9461  * must span full sections, and must be isolated before calling this function.
9462  */
9463 void __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
9464 {
9465         unsigned long pfn = start_pfn;
9466         struct page *page;
9467         struct zone *zone;
9468         unsigned int order;
9469         unsigned long flags;
9470
9471         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
9472         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
9473         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9474         while (pfn < end_pfn) {
9475                 page = pfn_to_page(pfn);
9476                 /*
9477                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9478                  * page_count() is not 0.
9479                  */
9480                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
9481                         pfn++;
9482                         continue;
9483                 }
9484                 /*
9485                  * At this point all remaining PageOffline() pages have a
9486                  * reference count of 0 and can simply be skipped.
9487                  */
9488                 if (PageOffline(page)) {
9489                         BUG_ON(page_count(page));
9490                         BUG_ON(PageBuddy(page));
9491                         pfn++;
9492                         continue;
9493                 }
9494
9495                 BUG_ON(page_count(page));
9496                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
9497                 order = buddy_order(page);
9498                 del_page_from_free_list(page, zone, order);
9499                 pfn += (1 << order);
9500         }
9501         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9502 }
9503 #endif
9504
9505 /*
9506  * This function returns a stable result only if called under zone lock.
9507  */
9508 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
9509 {
9510         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9511         unsigned int order;
9512
9513         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9514                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9515
9516                 if (PageBuddy(page_head) &&
9517                     buddy_order_unsafe(page_head) >= order)
9518                         break;
9519         }
9520
9521         return order < MAX_ORDER;
9522 }
9523 EXPORT_SYMBOL(is_free_buddy_page);
9524
9525 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
9526 /*
9527  * Break down a higher-order page in sub-pages, and keep our target out of
9528  * buddy allocator.
9529  */
9530 static void break_down_buddy_pages(struct zone *zone, struct page *page,
9531                                    struct page *target, int low, int high,
9532                                    int migratetype)
9533 {
9534         unsigned long size = 1 << high;
9535         struct page *current_buddy, *next_page;
9536
9537         while (high > low) {
9538                 high--;
9539                 size >>= 1;
9540
9541                 if (target >= &page[size]) {
9542                         next_page = page + size;
9543                         current_buddy = page;
9544                 } else {
9545                         next_page = page;
9546                         current_buddy = page + size;
9547                 }
9548
9549                 if (set_page_guard(zone, current_buddy, high, migratetype))
9550                         continue;
9551
9552                 if (current_buddy != target) {
9553                         add_to_free_list(current_buddy, zone, high, migratetype);
9554                         set_buddy_order(current_buddy, high);
9555                         page = next_page;
9556                 }
9557         }
9558 }
9559
9560 /*
9561  * Take a page that will be marked as poisoned off the buddy allocator.
9562  */
9563 bool take_page_off_buddy(struct page *page)
9564 {
9565         struct zone *zone = page_zone(page);
9566         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9567         unsigned long flags;
9568         unsigned int order;
9569         bool ret = false;
9570
9571         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9572         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9573                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9574                 int page_order = buddy_order(page_head);
9575
9576                 if (PageBuddy(page_head) && page_order >= order) {
9577                         unsigned long pfn_head = page_to_pfn(page_head);
9578                         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page_head,
9579                                                                    pfn_head);
9580
9581                         del_page_from_free_list(page_head, zone, page_order);
9582                         break_down_buddy_pages(zone, page_head, page, 0,
9583                                                 page_order, migratetype);
9584                         SetPageHWPoisonTakenOff(page);
9585                         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
9586                                 __mod_zone_freepage_state(zone, -1, migratetype);
9587                         ret = true;
9588                         break;
9589                 }
9590                 if (page_count(page_head) > 0)
9591                         break;
9592         }
9593         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9594         return ret;
9595 }
9596
9597 /*
9598  * Cancel takeoff done by take_page_off_buddy().
9599  */
9600 bool put_page_back_buddy(struct page *page)
9601 {
9602         struct zone *zone = page_zone(page);
9603         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9604         unsigned long flags;
9605         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
9606         bool ret = false;
9607
9608         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9609         if (put_page_testzero(page)) {
9610                 ClearPageHWPoisonTakenOff(page);
9611                 __free_one_page(page, pfn, zone, 0, migratetype, FPI_NONE);
9612                 if (TestClearPageHWPoison(page)) {
9613                         ret = true;
9614                 }
9615         }
9616         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9617
9618         return ret;
9619 }
9620 #endif
9621
9622 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
9623 bool has_managed_dma(void)
9624 {
9625         struct pglist_data *pgdat;
9626
9627         for_each_online_pgdat(pgdat) {
9628                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[ZONE_DMA];
9629
9630                 if (managed_zone(zone))
9631                         return true;
9632         }
9633         return false;
9634 }
9635 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA */