941a75b9fb5abe82506376c3eb8569e30058a1cb
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / page_alloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/page_alloc.c
4  *
5  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
6  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
7  *
8  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
9  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
10  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
11  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
12  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
13  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
14  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
15  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
16  */
17
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/highmem.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/interrupt.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/jiffies.h>
25 #include <linux/memblock.h>
26 #include <linux/compiler.h>
27 #include <linux/kernel.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/random.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <trace/events/oom.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/mmu_notifier.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69 #include <linux/lockdep.h>
70 #include <linux/nmi.h>
71 #include <linux/psi.h>
72 #include <linux/padata.h>
73 #include <linux/khugepaged.h>
74 #include <linux/buffer_head.h>
75 #include <asm/sections.h>
76 #include <asm/tlbflush.h>
77 #include <asm/div64.h>
78 #include "internal.h"
79 #include "shuffle.h"
80 #include "page_reporting.h"
81
82 /* Free Page Internal flags: for internal, non-pcp variants of free_pages(). */
83 typedef int __bitwise fpi_t;
84
85 /* No special request */
86 #define FPI_NONE                ((__force fpi_t)0)
87
88 /*
89  * Skip free page reporting notification for the (possibly merged) page.
90  * This does not hinder free page reporting from grabbing the page,
91  * reporting it and marking it "reported" -  it only skips notifying
92  * the free page reporting infrastructure about a newly freed page. For
93  * example, used when temporarily pulling a page from a freelist and
94  * putting it back unmodified.
95  */
96 #define FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY  ((__force fpi_t)BIT(0))
97
98 /*
99  * Place the (possibly merged) page to the tail of the freelist. Will ignore
100  * page shuffling (relevant code - e.g., memory onlining - is expected to
101  * shuffle the whole zone).
102  *
103  * Note: No code should rely on this flag for correctness - it's purely
104  *       to allow for optimizations when handing back either fresh pages
105  *       (memory onlining) or untouched pages (page isolation, free page
106  *       reporting).
107  */
108 #define FPI_TO_TAIL             ((__force fpi_t)BIT(1))
109
110 /*
111  * Don't poison memory with KASAN (only for the tag-based modes).
112  * During boot, all non-reserved memblock memory is exposed to page_alloc.
113  * Poisoning all that memory lengthens boot time, especially on systems with
114  * large amount of RAM. This flag is used to skip that poisoning.
115  * This is only done for the tag-based KASAN modes, as those are able to
116  * detect memory corruptions with the memory tags assigned by default.
117  * All memory allocated normally after boot gets poisoned as usual.
118  */
119 #define FPI_SKIP_KASAN_POISON   ((__force fpi_t)BIT(2))
120
121 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
122 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
123 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
124
125 struct pagesets {
126         local_lock_t lock;
127 #if defined(CONFIG_DEBUG_INFO_BTF) &&                           \
128         !defined(CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC) &&                    \
129         !defined(CONFIG_PAHOLE_HAS_ZEROSIZE_PERCPU_SUPPORT)
130         /*
131          * pahole 1.21 and earlier gets confused by zero-sized per-CPU
132          * variables and produces invalid BTF. Ensure that
133          * sizeof(struct pagesets) != 0 for older versions of pahole.
134          */
135         char __pahole_hack;
136         #warning "pahole too old to support zero-sized struct pagesets"
137 #endif
138 };
139 static DEFINE_PER_CPU(struct pagesets, pagesets) = {
140         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
141 };
142
143 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
144 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
145 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
146 #endif
147
148 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
149
150 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
151 /*
152  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
153  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
154  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
155  * defined in <linux/topology.h>.
156  */
157 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
158 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
159 #endif
160
161 /* work_structs for global per-cpu drains */
162 struct pcpu_drain {
163         struct zone *zone;
164         struct work_struct work;
165 };
166 static DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
167 static DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
168
169 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
170 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
171 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
172 #endif
173
174 /*
175  * Array of node states.
176  */
177 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
178         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
179         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
180 #ifndef CONFIG_NUMA
181         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
182 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
183         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
184 #endif
185         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
186         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
187 #endif  /* NUMA */
188 };
189 EXPORT_SYMBOL(node_states);
190
191 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
192 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
193 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
194 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
195
196 int percpu_pagelist_fraction;
197 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
198 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
199 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
200
201 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
202 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
203
204 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
205                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
206 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
207 {
208
209         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
210 }
211 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
212
213 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
214                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
215 static int __init early_init_on_free(char *buf)
216 {
217         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
218 }
219 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
220
221 /*
222  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
223  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
224  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
225  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
226  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
227  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
228  */
229 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
230 {
231         return page->index;
232 }
233
234 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
235 {
236         page->index = migratetype;
237 }
238
239 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
240 /*
241  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
242  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
243  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
244  * they should always be called with system_transition_mutex held
245  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
246  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
247  * with that modification).
248  */
249
250 static gfp_t saved_gfp_mask;
251
252 void pm_restore_gfp_mask(void)
253 {
254         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
255         if (saved_gfp_mask) {
256                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
257                 saved_gfp_mask = 0;
258         }
259 }
260
261 void pm_restrict_gfp_mask(void)
262 {
263         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
264         WARN_ON(saved_gfp_mask);
265         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
266         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
267 }
268
269 bool pm_suspended_storage(void)
270 {
271         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
272                 return false;
273         return true;
274 }
275 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
276
277 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
278 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
279 #endif
280
281 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
282                             fpi_t fpi_flags);
283
284 /*
285  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
286  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
287  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
288  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
289  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
290  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
291  *
292  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
293  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
294  */
295 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
296 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
297         [ZONE_DMA] = 256,
298 #endif
299 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
300         [ZONE_DMA32] = 256,
301 #endif
302         [ZONE_NORMAL] = 32,
303 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
304         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
305 #endif
306         [ZONE_MOVABLE] = 0,
307 };
308
309 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
310 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
311          "DMA",
312 #endif
313 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
314          "DMA32",
315 #endif
316          "Normal",
317 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
318          "HighMem",
319 #endif
320          "Movable",
321 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
322          "Device",
323 #endif
324 };
325
326 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
327         "Unmovable",
328         "Movable",
329         "Reclaimable",
330         "HighAtomic",
331 #ifdef CONFIG_CMA
332         "CMA",
333 #endif
334 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
335         "Isolate",
336 #endif
337 };
338
339 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[NR_COMPOUND_DTORS] = {
340         [NULL_COMPOUND_DTOR] = NULL,
341         [COMPOUND_PAGE_DTOR] = free_compound_page,
342 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
343         [HUGETLB_PAGE_DTOR] = free_huge_page,
344 #endif
345 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
346         [TRANSHUGE_PAGE_DTOR] = free_transhuge_page,
347 #endif
348 };
349
350 int min_free_kbytes = 1024;
351 int user_min_free_kbytes = -1;
352 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
353 /*
354  * DiscontigMem defines memory ranges as separate pg_data_t even if the ranges
355  * are not on separate NUMA nodes. Functionally this works but with
356  * watermark_boost_factor, it can reclaim prematurely as the ranges can be
357  * quite small. By default, do not boost watermarks on discontigmem as in
358  * many cases very high-order allocations like THP are likely to be
359  * unsupported and the premature reclaim offsets the advantage of long-term
360  * fragmentation avoidance.
361  */
362 int watermark_boost_factor __read_mostly;
363 #else
364 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
365 #endif
366 int watermark_scale_factor = 10;
367
368 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
369 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
370 static unsigned long dma_reserve __initdata;
371
372 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
373 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
374 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
375 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
376 static unsigned long required_movablecore __initdata;
377 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
378 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
379 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
380
381 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
382 int movable_zone;
383 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
384
385 #if MAX_NUMNODES > 1
386 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
387 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
388 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
389 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
390 #endif
391
392 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
393
394 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
395 /*
396  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
397  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
398  * and we can permanently disable that path.
399  */
400 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
401
402 /*
403  * Calling kasan_free_pages() only after deferred memory initialization
404  * has completed. Poisoning pages during deferred memory init will greatly
405  * lengthen the process and cause problem in large memory systems as the
406  * deferred pages initialization is done with interrupt disabled.
407  *
408  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
409  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
410  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
411  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
412  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
413  * initialization is done, but this is not likely to happen.
414  */
415 static inline void kasan_free_nondeferred_pages(struct page *page, int order,
416                                                 bool init, fpi_t fpi_flags)
417 {
418         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages))
419                 return;
420         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
421                         (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON))
422                 return;
423         kasan_free_pages(page, order, init);
424 }
425
426 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
427 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
428 {
429         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
430
431         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
432                 return true;
433
434         return false;
435 }
436
437 /*
438  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
439  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
440  */
441 static bool __meminit
442 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
443 {
444         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
445
446         /*
447          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
448          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
449          */
450         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
451                 prev_end_pfn = end_pfn;
452                 nr_initialised = 0;
453         }
454
455         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
456         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
457                 return false;
458
459         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
460                 return true;
461         /*
462          * We start only with one section of pages, more pages are added as
463          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
464          */
465         nr_initialised++;
466         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
467             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
468                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
469                 return true;
470         }
471         return false;
472 }
473 #else
474 static inline void kasan_free_nondeferred_pages(struct page *page, int order,
475                                                 bool init, fpi_t fpi_flags)
476 {
477         if (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
478                         (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON))
479                 return;
480         kasan_free_pages(page, order, init);
481 }
482
483 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
484 {
485         return false;
486 }
487
488 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
489 {
490         return false;
491 }
492 #endif
493
494 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
495 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(const struct page *page,
496                                                         unsigned long pfn)
497 {
498 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
499         return section_to_usemap(__pfn_to_section(pfn));
500 #else
501         return page_zone(page)->pageblock_flags;
502 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
503 }
504
505 static inline int pfn_to_bitidx(const struct page *page, unsigned long pfn)
506 {
507 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
508         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
509 #else
510         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
511 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
512         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
513 }
514
515 static __always_inline
516 unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
517                                         unsigned long pfn,
518                                         unsigned long mask)
519 {
520         unsigned long *bitmap;
521         unsigned long bitidx, word_bitidx;
522         unsigned long word;
523
524         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
525         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
526         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
527         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
528
529         word = bitmap[word_bitidx];
530         return (word >> bitidx) & mask;
531 }
532
533 /**
534  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
535  * @page: The page within the block of interest
536  * @pfn: The target page frame number
537  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
538  *
539  * Return: pageblock_bits flags
540  */
541 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
542                                         unsigned long pfn, unsigned long mask)
543 {
544         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, mask);
545 }
546
547 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(const struct page *page,
548                                         unsigned long pfn)
549 {
550         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, MIGRATETYPE_MASK);
551 }
552
553 /**
554  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
555  * @page: The page within the block of interest
556  * @flags: The flags to set
557  * @pfn: The target page frame number
558  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
559  */
560 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
561                                         unsigned long pfn,
562                                         unsigned long mask)
563 {
564         unsigned long *bitmap;
565         unsigned long bitidx, word_bitidx;
566         unsigned long old_word, word;
567
568         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
569         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
570
571         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
572         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
573         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
574         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
575
576         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
577
578         mask <<= bitidx;
579         flags <<= bitidx;
580
581         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
582         for (;;) {
583                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
584                 if (word == old_word)
585                         break;
586                 word = old_word;
587         }
588 }
589
590 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
591 {
592         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
593                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
594                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
595
596         set_pfnblock_flags_mask(page, (unsigned long)migratetype,
597                                 page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK);
598 }
599
600 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
601 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
602 {
603         int ret = 0;
604         unsigned seq;
605         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
606         unsigned long sp, start_pfn;
607
608         do {
609                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
610                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
611                 sp = zone->spanned_pages;
612                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
613                         ret = 1;
614         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
615
616         if (ret)
617                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
618                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
619                         start_pfn, start_pfn + sp);
620
621         return ret;
622 }
623
624 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
625 {
626         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
627                 return 0;
628         if (zone != page_zone(page))
629                 return 0;
630
631         return 1;
632 }
633 /*
634  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
635  */
636 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
637 {
638         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
639                 return 1;
640         if (!page_is_consistent(zone, page))
641                 return 1;
642
643         return 0;
644 }
645 #else
646 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
647 {
648         return 0;
649 }
650 #endif
651
652 static void bad_page(struct page *page, const char *reason)
653 {
654         static unsigned long resume;
655         static unsigned long nr_shown;
656         static unsigned long nr_unshown;
657
658         /*
659          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
660          * or allow a steady drip of one report per second.
661          */
662         if (nr_shown == 60) {
663                 if (time_before(jiffies, resume)) {
664                         nr_unshown++;
665                         goto out;
666                 }
667                 if (nr_unshown) {
668                         pr_alert(
669                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
670                                 nr_unshown);
671                         nr_unshown = 0;
672                 }
673                 nr_shown = 0;
674         }
675         if (nr_shown++ == 0)
676                 resume = jiffies + 60 * HZ;
677
678         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
679                 current->comm, page_to_pfn(page));
680         dump_page(page, reason);
681
682         print_modules();
683         dump_stack();
684 out:
685         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
686         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
687         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
688 }
689
690 /*
691  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
692  *
693  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
694  *
695  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
696  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
697  *
698  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
699  * page destructors. See compound_page_dtors.
700  *
701  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
702  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
703  */
704
705 void free_compound_page(struct page *page)
706 {
707         mem_cgroup_uncharge(page);
708         __free_pages_ok(page, compound_order(page), FPI_NONE);
709 }
710
711 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
712 {
713         int i;
714         int nr_pages = 1 << order;
715
716         __SetPageHead(page);
717         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
718                 struct page *p = page + i;
719                 set_page_count(p, 0);
720                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
721                 set_compound_head(p, page);
722         }
723
724         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
725         set_compound_order(page, order);
726         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
727         if (hpage_pincount_available(page))
728                 atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
729 }
730
731 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
732 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
733
734 bool _debug_pagealloc_enabled_early __read_mostly
735                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
736 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled_early);
737 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
738 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
739
740 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
741
742 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
743 {
744         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled_early);
745 }
746 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
747
748 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
749 {
750         unsigned long res;
751
752         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
753                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
754                 return 0;
755         }
756         _debug_guardpage_minorder = res;
757         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
758         return 0;
759 }
760 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
761
762 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
763                                 unsigned int order, int migratetype)
764 {
765         if (!debug_guardpage_enabled())
766                 return false;
767
768         if (order >= debug_guardpage_minorder())
769                 return false;
770
771         __SetPageGuard(page);
772         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
773         set_page_private(page, order);
774         /* Guard pages are not available for any usage */
775         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
776
777         return true;
778 }
779
780 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
781                                 unsigned int order, int migratetype)
782 {
783         if (!debug_guardpage_enabled())
784                 return;
785
786         __ClearPageGuard(page);
787
788         set_page_private(page, 0);
789         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
790                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
791 }
792 #else
793 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
794                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
795 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
796                                 unsigned int order, int migratetype) {}
797 #endif
798
799 /*
800  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
801  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
802  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
803  * enabled, and then make decisions.
804  */
805 void init_mem_debugging_and_hardening(void)
806 {
807         bool page_poisoning_requested = false;
808
809 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
810         /*
811          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
812          * either of those options are enabled, enable poisoning.
813          */
814         if (page_poisoning_enabled() ||
815              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
816               debug_pagealloc_enabled())) {
817                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
818                 page_poisoning_requested = true;
819         }
820 #endif
821
822         if (_init_on_alloc_enabled_early) {
823                 if (page_poisoning_requested)
824                         pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
825                                 "will take precedence over init_on_alloc\n");
826                 else
827                         static_branch_enable(&init_on_alloc);
828         }
829         if (_init_on_free_enabled_early) {
830                 if (page_poisoning_requested)
831                         pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
832                                 "will take precedence over init_on_free\n");
833                 else
834                         static_branch_enable(&init_on_free);
835         }
836
837 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
838         if (!debug_pagealloc_enabled())
839                 return;
840
841         static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
842
843         if (!debug_guardpage_minorder())
844                 return;
845
846         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
847 #endif
848 }
849
850 static inline void set_buddy_order(struct page *page, unsigned int order)
851 {
852         set_page_private(page, order);
853         __SetPageBuddy(page);
854 }
855
856 /*
857  * This function checks whether a page is free && is the buddy
858  * we can coalesce a page and its buddy if
859  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
860  * (b) the buddy is in the buddy system &&
861  * (c) a page and its buddy have the same order &&
862  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
863  *
864  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
865  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
866  *
867  * For recording page's order, we use page_private(page).
868  */
869 static inline bool page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
870                                                         unsigned int order)
871 {
872         if (!page_is_guard(buddy) && !PageBuddy(buddy))
873                 return false;
874
875         if (buddy_order(buddy) != order)
876                 return false;
877
878         /*
879          * zone check is done late to avoid uselessly calculating
880          * zone/node ids for pages that could never merge.
881          */
882         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
883                 return false;
884
885         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
886
887         return true;
888 }
889
890 #ifdef CONFIG_COMPACTION
891 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
892 {
893         struct capture_control *capc = current->capture_control;
894
895         return unlikely(capc) &&
896                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
897                 !capc->page &&
898                 capc->cc->zone == zone ? capc : NULL;
899 }
900
901 static inline bool
902 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
903                    int order, int migratetype)
904 {
905         if (!capc || order != capc->cc->order)
906                 return false;
907
908         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
909         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
910             is_migrate_isolate(migratetype))
911                 return false;
912
913         /*
914          * Do not let lower order allocations pollute a movable pageblock.
915          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
916          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
917          * have trouble finding a high-order free page.
918          */
919         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
920                 return false;
921
922         capc->page = page;
923         return true;
924 }
925
926 #else
927 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
928 {
929         return NULL;
930 }
931
932 static inline bool
933 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
934                    int order, int migratetype)
935 {
936         return false;
937 }
938 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
939
940 /* Used for pages not on another list */
941 static inline void add_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
942                                     unsigned int order, int migratetype)
943 {
944         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
945
946         list_add(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
947         area->nr_free++;
948 }
949
950 /* Used for pages not on another list */
951 static inline void add_to_free_list_tail(struct page *page, struct zone *zone,
952                                          unsigned int order, int migratetype)
953 {
954         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
955
956         list_add_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
957         area->nr_free++;
958 }
959
960 /*
961  * Used for pages which are on another list. Move the pages to the tail
962  * of the list - so the moved pages won't immediately be considered for
963  * allocation again (e.g., optimization for memory onlining).
964  */
965 static inline void move_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
966                                      unsigned int order, int migratetype)
967 {
968         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
969
970         list_move_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
971 }
972
973 static inline void del_page_from_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
974                                            unsigned int order)
975 {
976         /* clear reported state and update reported page count */
977         if (page_reported(page))
978                 __ClearPageReported(page);
979
980         list_del(&page->lru);
981         __ClearPageBuddy(page);
982         set_page_private(page, 0);
983         zone->free_area[order].nr_free--;
984 }
985
986 /*
987  * If this is not the largest possible page, check if the buddy
988  * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
989  * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
990  * that is happening, add the free page to the tail of the list
991  * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
992  * as a higher order page
993  */
994 static inline bool
995 buddy_merge_likely(unsigned long pfn, unsigned long buddy_pfn,
996                    struct page *page, unsigned int order)
997 {
998         struct page *higher_page, *higher_buddy;
999         unsigned long combined_pfn;
1000
1001         if (order >= MAX_ORDER - 2)
1002                 return false;
1003
1004         if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
1005                 return false;
1006
1007         combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1008         higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
1009         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
1010         higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
1011
1012         return pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
1013                page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1);
1014 }
1015
1016 /*
1017  * Freeing function for a buddy system allocator.
1018  *
1019  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
1020  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
1021  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
1022  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
1023  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
1024  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
1025  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
1026  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
1027  * parts of the VM system.
1028  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
1029  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
1030  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
1031  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
1032  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
1033  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
1034  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
1035  * triggers coalescing into a block of larger size.
1036  *
1037  * -- nyc
1038  */
1039
1040 static inline void __free_one_page(struct page *page,
1041                 unsigned long pfn,
1042                 struct zone *zone, unsigned int order,
1043                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1044 {
1045         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
1046         unsigned long buddy_pfn;
1047         unsigned long combined_pfn;
1048         unsigned int max_order;
1049         struct page *buddy;
1050         bool to_tail;
1051
1052         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER - 1, pageblock_order);
1053
1054         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
1055         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
1056
1057         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
1058         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
1059                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
1060
1061         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
1062         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1063
1064 continue_merging:
1065         while (order < max_order) {
1066                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
1067                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1068                                                                 migratetype);
1069                         return;
1070                 }
1071                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1072                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1073
1074                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
1075                         goto done_merging;
1076                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
1077                         goto done_merging;
1078                 /*
1079                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
1080                  * merge with it and move up one order.
1081                  */
1082                 if (page_is_guard(buddy))
1083                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
1084                 else
1085                         del_page_from_free_list(buddy, zone, order);
1086                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1087                 page = page + (combined_pfn - pfn);
1088                 pfn = combined_pfn;
1089                 order++;
1090         }
1091         if (order < MAX_ORDER - 1) {
1092                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
1093                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
1094                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
1095                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
1096                  *
1097                  * We don't want to hit this code for the more frequent
1098                  * low-order merging.
1099                  */
1100                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
1101                         int buddy_mt;
1102
1103                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1104                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1105                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
1106
1107                         if (migratetype != buddy_mt
1108                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
1109                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
1110                                 goto done_merging;
1111                 }
1112                 max_order = order + 1;
1113                 goto continue_merging;
1114         }
1115
1116 done_merging:
1117         set_buddy_order(page, order);
1118
1119         if (fpi_flags & FPI_TO_TAIL)
1120                 to_tail = true;
1121         else if (is_shuffle_order(order))
1122                 to_tail = shuffle_pick_tail();
1123         else
1124                 to_tail = buddy_merge_likely(pfn, buddy_pfn, page, order);
1125
1126         if (to_tail)
1127                 add_to_free_list_tail(page, zone, order, migratetype);
1128         else
1129                 add_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
1130
1131         /* Notify page reporting subsystem of freed page */
1132         if (!(fpi_flags & FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY))
1133                 page_reporting_notify_free(order);
1134 }
1135
1136 /*
1137  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
1138  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
1139  * check if necessary.
1140  */
1141 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
1142                                         unsigned long check_flags)
1143 {
1144         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1145                 return false;
1146
1147         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1148                         page_ref_count(page) |
1149 #ifdef CONFIG_MEMCG
1150                         page->memcg_data |
1151 #endif
1152                         (page->flags & check_flags)))
1153                 return false;
1154
1155         return true;
1156 }
1157
1158 static const char *page_bad_reason(struct page *page, unsigned long flags)
1159 {
1160         const char *bad_reason = NULL;
1161
1162         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1163                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1164         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1165                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1166         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1167                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1168         if (unlikely(page->flags & flags)) {
1169                 if (flags == PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
1170                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag(s) set";
1171                 else
1172                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1173         }
1174 #ifdef CONFIG_MEMCG
1175         if (unlikely(page->memcg_data))
1176                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1177 #endif
1178         return bad_reason;
1179 }
1180
1181 static void check_free_page_bad(struct page *page)
1182 {
1183         bad_page(page,
1184                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE));
1185 }
1186
1187 static inline int check_free_page(struct page *page)
1188 {
1189         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1190                 return 0;
1191
1192         /* Something has gone sideways, find it */
1193         check_free_page_bad(page);
1194         return 1;
1195 }
1196
1197 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1198 {
1199         int ret = 1;
1200
1201         /*
1202          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1203          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1204          */
1205         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1206
1207         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1208                 ret = 0;
1209                 goto out;
1210         }
1211         switch (page - head_page) {
1212         case 1:
1213                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1214                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1215                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount");
1216                         goto out;
1217                 }
1218                 break;
1219         case 2:
1220                 /*
1221                  * the second tail page: ->mapping is
1222                  * deferred_list.next -- ignore value.
1223                  */
1224                 break;
1225         default:
1226                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1227                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page");
1228                         goto out;
1229                 }
1230                 break;
1231         }
1232         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1233                 bad_page(page, "PageTail not set");
1234                 goto out;
1235         }
1236         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1237                 bad_page(page, "compound_head not consistent");
1238                 goto out;
1239         }
1240         ret = 0;
1241 out:
1242         page->mapping = NULL;
1243         clear_compound_head(page);
1244         return ret;
1245 }
1246
1247 static void kernel_init_free_pages(struct page *page, int numpages)
1248 {
1249         int i;
1250
1251         /* s390's use of memset() could override KASAN redzones. */
1252         kasan_disable_current();
1253         for (i = 0; i < numpages; i++) {
1254                 u8 tag = page_kasan_tag(page + i);
1255                 page_kasan_tag_reset(page + i);
1256                 clear_highpage(page + i);
1257                 page_kasan_tag_set(page + i, tag);
1258         }
1259         kasan_enable_current();
1260 }
1261
1262 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1263                         unsigned int order, bool check_free, fpi_t fpi_flags)
1264 {
1265         int bad = 0;
1266         bool init;
1267
1268         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1269
1270         trace_mm_page_free(page, order);
1271
1272         if (unlikely(PageHWPoison(page)) && !order) {
1273                 /*
1274                  * Do not let hwpoison pages hit pcplists/buddy
1275                  * Untie memcg state and reset page's owner
1276                  */
1277                 if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1278                         __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1279                 reset_page_owner(page, order);
1280                 return false;
1281         }
1282
1283         /*
1284          * Check tail pages before head page information is cleared to
1285          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1286          */
1287         if (unlikely(order)) {
1288                 bool compound = PageCompound(page);
1289                 int i;
1290
1291                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1292
1293                 if (compound)
1294                         ClearPageDoubleMap(page);
1295                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1296                         if (compound)
1297                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1298                         if (unlikely(check_free_page(page + i))) {
1299                                 bad++;
1300                                 continue;
1301                         }
1302                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1303                 }
1304         }
1305         if (PageMappingFlags(page))
1306                 page->mapping = NULL;
1307         if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1308                 __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1309         if (check_free)
1310                 bad += check_free_page(page);
1311         if (bad)
1312                 return false;
1313
1314         page_cpupid_reset_last(page);
1315         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1316         reset_page_owner(page, order);
1317
1318         if (!PageHighMem(page)) {
1319                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1320                                            PAGE_SIZE << order);
1321                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1322                                            PAGE_SIZE << order);
1323         }
1324
1325         kernel_poison_pages(page, 1 << order);
1326
1327         /*
1328          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1329          * kasan_free_pages and kernel_init_free_pages must be
1330          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1331          *
1332          * With hardware tag-based KASAN, memory tags must be set before the
1333          * page becomes unavailable via debug_pagealloc or arch_free_page.
1334          */
1335         init = want_init_on_free();
1336         if (init && !kasan_has_integrated_init())
1337                 kernel_init_free_pages(page, 1 << order);
1338         kasan_free_nondeferred_pages(page, order, init, fpi_flags);
1339
1340         /*
1341          * arch_free_page() can make the page's contents inaccessible.  s390
1342          * does this.  So nothing which can access the page's contents should
1343          * happen after this.
1344          */
1345         arch_free_page(page, order);
1346
1347         debug_pagealloc_unmap_pages(page, 1 << order);
1348
1349         return true;
1350 }
1351
1352 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1353 /*
1354  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked immediately when being freed
1355  * to pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are also rechecked when
1356  * moved from pcp lists to free lists.
1357  */
1358 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1359 {
1360         return free_pages_prepare(page, 0, true, FPI_NONE);
1361 }
1362
1363 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1364 {
1365         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1366                 return check_free_page(page);
1367         else
1368                 return false;
1369 }
1370 #else
1371 /*
1372  * With DEBUG_VM disabled, order-0 pages being freed are checked only when
1373  * moving from pcp lists to free list in order to reduce overhead. With
1374  * debug_pagealloc enabled, they are checked also immediately when being freed
1375  * to the pcp lists.
1376  */
1377 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1378 {
1379         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1380                 return free_pages_prepare(page, 0, true, FPI_NONE);
1381         else
1382                 return free_pages_prepare(page, 0, false, FPI_NONE);
1383 }
1384
1385 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1386 {
1387         return check_free_page(page);
1388 }
1389 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1390
1391 static inline void prefetch_buddy(struct page *page)
1392 {
1393         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1394         unsigned long buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, 0);
1395         struct page *buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1396
1397         prefetch(buddy);
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Frees a number of pages from the PCP lists
1402  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1403  * count is the number of pages to free.
1404  *
1405  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1406  * see if this freeing clears that state.
1407  *
1408  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1409  * pinned" detection logic.
1410  */
1411 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1412                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1413 {
1414         int migratetype = 0;
1415         int batch_free = 0;
1416         int prefetch_nr = READ_ONCE(pcp->batch);
1417         bool isolated_pageblocks;
1418         struct page *page, *tmp;
1419         LIST_HEAD(head);
1420
1421         /*
1422          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1423          * below while (list_empty(list)) loop.
1424          */
1425         count = min(pcp->count, count);
1426         while (count) {
1427                 struct list_head *list;
1428
1429                 /*
1430                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1431                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1432                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1433                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1434                  * lists
1435                  */
1436                 do {
1437                         batch_free++;
1438                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1439                                 migratetype = 0;
1440                         list = &pcp->lists[migratetype];
1441                 } while (list_empty(list));
1442
1443                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1444                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1445                         batch_free = count;
1446
1447                 do {
1448                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1449                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1450                         list_del(&page->lru);
1451                         pcp->count--;
1452
1453                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1454                                 continue;
1455
1456                         list_add_tail(&page->lru, &head);
1457
1458                         /*
1459                          * We are going to put the page back to the global
1460                          * pool, prefetch its buddy to speed up later access
1461                          * under zone->lock. It is believed the overhead of
1462                          * an additional test and calculating buddy_pfn here
1463                          * can be offset by reduced memory latency later. To
1464                          * avoid excessive prefetching due to large count, only
1465                          * prefetch buddy for the first pcp->batch nr of pages.
1466                          */
1467                         if (prefetch_nr) {
1468                                 prefetch_buddy(page);
1469                                 prefetch_nr--;
1470                         }
1471                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1472         }
1473
1474         /*
1475          * local_lock_irq held so equivalent to spin_lock_irqsave for
1476          * both PREEMPT_RT and non-PREEMPT_RT configurations.
1477          */
1478         spin_lock(&zone->lock);
1479         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1480
1481         /*
1482          * Use safe version since after __free_one_page(),
1483          * page->lru.next will not point to original list.
1484          */
1485         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &head, lru) {
1486                 int mt = get_pcppage_migratetype(page);
1487                 /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1488                 VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1489                 /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1490                 if (unlikely(isolated_pageblocks))
1491                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1492
1493                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt, FPI_NONE);
1494                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1495         }
1496         spin_unlock(&zone->lock);
1497 }
1498
1499 static void free_one_page(struct zone *zone,
1500                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1501                                 unsigned int order,
1502                                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1503 {
1504         unsigned long flags;
1505
1506         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1507         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1508                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1509                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1510         }
1511         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1512         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1513 }
1514
1515 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1516                                 unsigned long zone, int nid)
1517 {
1518         mm_zero_struct_page(page);
1519         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1520         init_page_count(page);
1521         page_mapcount_reset(page);
1522         page_cpupid_reset_last(page);
1523         page_kasan_tag_reset(page);
1524
1525         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1526 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1527         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1528         if (!is_highmem_idx(zone))
1529                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1530 #endif
1531 }
1532
1533 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1534 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1535 {
1536         pg_data_t *pgdat;
1537         int nid, zid;
1538
1539         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1540                 return;
1541
1542         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1543         pgdat = NODE_DATA(nid);
1544
1545         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1546                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1547
1548                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1549                         break;
1550         }
1551         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1552 }
1553 #else
1554 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1555 {
1556 }
1557 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1558
1559 /*
1560  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1561  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1562  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1563  * sent to the buddy page allocator.
1564  */
1565 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1566 {
1567         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1568         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1569
1570         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1571                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1572                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1573
1574                         init_reserved_page(start_pfn);
1575
1576                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1577                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1578
1579                         /*
1580                          * no need for atomic set_bit because the struct
1581                          * page is not visible yet so nobody should
1582                          * access it yet.
1583                          */
1584                         __SetPageReserved(page);
1585                 }
1586         }
1587 }
1588
1589 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
1590                             fpi_t fpi_flags)
1591 {
1592         unsigned long flags;
1593         int migratetype;
1594         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1595         struct zone *zone = page_zone(page);
1596
1597         if (!free_pages_prepare(page, order, true, fpi_flags))
1598                 return;
1599
1600         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1601
1602         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1603         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1604                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1605                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1606         }
1607         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1608         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1609
1610         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1611 }
1612
1613 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1614 {
1615         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1616         struct page *p = page;
1617         unsigned int loop;
1618
1619         /*
1620          * When initializing the memmap, __init_single_page() sets the refcount
1621          * of all pages to 1 ("allocated"/"not free"). We have to set the
1622          * refcount of all involved pages to 0.
1623          */
1624         prefetchw(p);
1625         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1626                 prefetchw(p + 1);
1627                 __ClearPageReserved(p);
1628                 set_page_count(p, 0);
1629         }
1630         __ClearPageReserved(p);
1631         set_page_count(p, 0);
1632
1633         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1634
1635         /*
1636          * Bypass PCP and place fresh pages right to the tail, primarily
1637          * relevant for memory onlining.
1638          */
1639         __free_pages_ok(page, order, FPI_TO_TAIL | FPI_SKIP_KASAN_POISON);
1640 }
1641
1642 #ifdef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
1643
1644 /*
1645  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1646  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1647  * treats start/end as pfns.
1648  */
1649 struct mminit_pfnnid_cache {
1650         unsigned long last_start;
1651         unsigned long last_end;
1652         int last_nid;
1653 };
1654
1655 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1656
1657 /*
1658  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
1659  */
1660 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1661                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1662 {
1663         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1664         int nid;
1665
1666         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
1667                 return state->last_nid;
1668
1669         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
1670         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1671                 state->last_start = start_pfn;
1672                 state->last_end = end_pfn;
1673                 state->last_nid = nid;
1674         }
1675
1676         return nid;
1677 }
1678
1679 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1680 {
1681         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1682         int nid;
1683
1684         spin_lock(&early_pfn_lock);
1685         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1686         if (nid < 0)
1687                 nid = first_online_node;
1688         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1689
1690         return nid;
1691 }
1692 #endif /* CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES */
1693
1694 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1695                                                         unsigned int order)
1696 {
1697         if (early_page_uninitialised(pfn))
1698                 return;
1699         __free_pages_core(page, order);
1700 }
1701
1702 /*
1703  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1704  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1705  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1706  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1707  * pageblocks.
1708  *
1709  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1710  *
1711  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1712  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1713  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1714  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1715  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1716  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1717  * page in a pageblock.
1718  */
1719 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1720                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1721 {
1722         struct page *start_page;
1723         struct page *end_page;
1724
1725         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1726         end_pfn--;
1727
1728         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1729                 return NULL;
1730
1731         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1732         if (!start_page)
1733                 return NULL;
1734
1735         if (page_zone(start_page) != zone)
1736                 return NULL;
1737
1738         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1739
1740         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1741         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1742                 return NULL;
1743
1744         return start_page;
1745 }
1746
1747 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1748 {
1749         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1750         unsigned long block_end_pfn;
1751
1752         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1753         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1754                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1755                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1756
1757                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1758
1759                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1760                                              block_end_pfn, zone))
1761                         return;
1762                 cond_resched();
1763         }
1764
1765         /* We confirm that there is no hole */
1766         zone->contiguous = true;
1767 }
1768
1769 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1770 {
1771         zone->contiguous = false;
1772 }
1773
1774 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1775 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1776                                        unsigned long nr_pages)
1777 {
1778         struct page *page;
1779         unsigned long i;
1780
1781         if (!nr_pages)
1782                 return;
1783
1784         page = pfn_to_page(pfn);
1785
1786         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1787         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1788             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1789                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1790                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1791                 return;
1792         }
1793
1794         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1795                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1796                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1797                 __free_pages_core(page, 0);
1798         }
1799 }
1800
1801 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1802 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1803 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1804
1805 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1806 {
1807         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1808                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1809 }
1810
1811 /*
1812  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1813  *
1814  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1815  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1816  * function is optimized out.
1817  *
1818  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1819  * of the head pfn.
1820  */
1821 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1822 {
1823         if (!pfn_valid_within(pfn))
1824                 return false;
1825         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1826                 return false;
1827         return true;
1828 }
1829
1830 /*
1831  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1832  * pageblock_nr_pages sizes.
1833  */
1834 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1835                                        unsigned long end_pfn)
1836 {
1837         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1838         unsigned long nr_free = 0;
1839
1840         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1841                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1842                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1843                         nr_free = 0;
1844                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1845                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1846                         nr_free = 1;
1847                 } else {
1848                         nr_free++;
1849                 }
1850         }
1851         /* Free the last block of pages to allocator */
1852         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1853 }
1854
1855 /*
1856  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1857  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1858  * Return number of pages initialized.
1859  */
1860 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1861                                                  unsigned long pfn,
1862                                                  unsigned long end_pfn)
1863 {
1864         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1865         int nid = zone_to_nid(zone);
1866         unsigned long nr_pages = 0;
1867         int zid = zone_idx(zone);
1868         struct page *page = NULL;
1869
1870         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1871                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1872                         page = NULL;
1873                         continue;
1874                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1875                         page = pfn_to_page(pfn);
1876                 } else {
1877                         page++;
1878                 }
1879                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1880                 nr_pages++;
1881         }
1882         return (nr_pages);
1883 }
1884
1885 /*
1886  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1887  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1888  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1889  * return false indicating there are no valid ranges left.
1890  */
1891 static bool __init
1892 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1893                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1894                                     unsigned long first_init_pfn)
1895 {
1896         u64 j;
1897
1898         /*
1899          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
1900          * already been initialized. We don't need to do anything with them
1901          * so we just need to flush them out of the system.
1902          */
1903         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
1904                 if (*epfn <= first_init_pfn)
1905                         continue;
1906                 if (*spfn < first_init_pfn)
1907                         *spfn = first_init_pfn;
1908                 *i = j;
1909                 return true;
1910         }
1911
1912         return false;
1913 }
1914
1915 /*
1916  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1917  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
1918  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1919  * page in __free_one_page()).
1920  *
1921  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
1922  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
1923  * any issues with the buddy page computation.
1924  */
1925 static unsigned long __init
1926 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
1927                        unsigned long *end_pfn)
1928 {
1929         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
1930         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
1931         unsigned long nr_pages = 0;
1932         u64 j = *i;
1933
1934         /* First we loop through and initialize the page values */
1935         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
1936                 unsigned long t;
1937
1938                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
1939                         break;
1940
1941                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
1942                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
1943
1944                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
1945                         *start_pfn = mo_pfn;
1946                         break;
1947                 }
1948         }
1949
1950         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
1951         swap(j, *i);
1952
1953         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
1954                 unsigned long t;
1955
1956                 if (mo_pfn <= spfn)
1957                         break;
1958
1959                 t = min(mo_pfn, epfn);
1960                 deferred_free_pages(spfn, t);
1961
1962                 if (mo_pfn <= epfn)
1963                         break;
1964         }
1965
1966         return nr_pages;
1967 }
1968
1969 static void __init
1970 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
1971                            void *arg)
1972 {
1973         unsigned long spfn, epfn;
1974         struct zone *zone = arg;
1975         u64 i;
1976
1977         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
1978
1979         /*
1980          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
1981          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
1982          */
1983         while (spfn < end_pfn) {
1984                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
1985                 cond_resched();
1986         }
1987 }
1988
1989 /* An arch may override for more concurrency. */
1990 __weak int __init
1991 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
1992 {
1993         return 1;
1994 }
1995
1996 /* Initialise remaining memory on a node */
1997 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1998 {
1999         pg_data_t *pgdat = data;
2000         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2001         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2002         unsigned long first_init_pfn, flags;
2003         unsigned long start = jiffies;
2004         struct zone *zone;
2005         int zid, max_threads;
2006         u64 i;
2007
2008         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2009         if (!cpumask_empty(cpumask))
2010                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2011
2012         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2013         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2014         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2015                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2016                 pgdat_init_report_one_done();
2017                 return 0;
2018         }
2019
2020         /* Sanity check boundaries */
2021         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2022         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2023         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2024
2025         /*
2026          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2027          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2028          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2029          */
2030         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2031
2032         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2033         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2034                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2035                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2036                         break;
2037         }
2038
2039         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2040         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2041                                                  first_init_pfn))
2042                 goto zone_empty;
2043
2044         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2045
2046         while (spfn < epfn) {
2047                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2048                 struct padata_mt_job job = {
2049                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2050                         .fn_arg      = zone,
2051                         .start       = spfn,
2052                         .size        = epfn_align - spfn,
2053                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2054                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2055                         .max_threads = max_threads,
2056                 };
2057
2058                 padata_do_multithreaded(&job);
2059                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2060                                                     epfn_align);
2061         }
2062 zone_empty:
2063         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2064         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2065
2066         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2067                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2068
2069         pgdat_init_report_one_done();
2070         return 0;
2071 }
2072
2073 /*
2074  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2075  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2076  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2077  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2078  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2079  *
2080  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2081  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2082  * enough pages to satisfy the allocation.
2083  *
2084  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2085  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2086  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2087  */
2088 static noinline bool __init
2089 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2090 {
2091         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2092         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2093         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2094         unsigned long spfn, epfn, flags;
2095         unsigned long nr_pages = 0;
2096         u64 i;
2097
2098         /* Only the last zone may have deferred pages */
2099         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2100                 return false;
2101
2102         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2103
2104         /*
2105          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2106          * true, as there might be enough pages already.
2107          */
2108         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2109                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2110                 return true;
2111         }
2112
2113         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2114         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2115                                                  first_deferred_pfn)) {
2116                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2117                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2118                 /* Retry only once. */
2119                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2120         }
2121
2122         /*
2123          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2124          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2125          * allocator.
2126          */
2127         while (spfn < epfn) {
2128                 /* update our first deferred PFN for this section */
2129                 first_deferred_pfn = spfn;
2130
2131                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2132                 touch_nmi_watchdog();
2133
2134                 /* We should only stop along section boundaries */
2135                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2136                         continue;
2137
2138                 /* If our quota has been met we can stop here */
2139                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2140                         break;
2141         }
2142
2143         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2144         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2145
2146         return nr_pages > 0;
2147 }
2148
2149 /*
2150  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
2151  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
2152  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
2153  * and to ensure that the function body gets unloaded.
2154  */
2155 static bool __ref
2156 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2157 {
2158         return deferred_grow_zone(zone, order);
2159 }
2160
2161 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2162
2163 void __init page_alloc_init_late(void)
2164 {
2165         struct zone *zone;
2166         int nid;
2167
2168 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2169
2170         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2171         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2172         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2173                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2174         }
2175
2176         /* Block until all are initialised */
2177         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2178
2179         /*
2180          * The number of managed pages has changed due to the initialisation
2181          * so the pcpu batch and high limits needs to be updated or the limits
2182          * will be artificially small.
2183          */
2184         for_each_populated_zone(zone)
2185                 zone_pcp_update(zone);
2186
2187         /*
2188          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2189          * on-demand struct page initialization.
2190          */
2191         static_branch_disable(&deferred_pages);
2192
2193         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2194         files_maxfiles_init();
2195 #endif
2196
2197         buffer_init();
2198
2199         /* Discard memblock private memory */
2200         memblock_discard();
2201
2202         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2203                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2204
2205         for_each_populated_zone(zone)
2206                 set_zone_contiguous(zone);
2207 }
2208
2209 #ifdef CONFIG_CMA
2210 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
2211 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2212 {
2213         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2214         struct page *p = page;
2215
2216         do {
2217                 __ClearPageReserved(p);
2218                 set_page_count(p, 0);
2219         } while (++p, --i);
2220
2221         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2222
2223         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
2224                 i = pageblock_nr_pages;
2225                 p = page;
2226                 do {
2227                         set_page_refcounted(p);
2228                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
2229                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
2230                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
2231         } else {
2232                 set_page_refcounted(page);
2233                 __free_pages(page, pageblock_order);
2234         }
2235
2236         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2237         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2238 }
2239 #endif
2240
2241 /*
2242  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
2243  * Please do not alter this order without good reasons and regression
2244  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
2245  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
2246  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
2247  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
2248  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
2249  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
2250  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
2251  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
2252  *
2253  * -- nyc
2254  */
2255 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
2256         int low, int high, int migratetype)
2257 {
2258         unsigned long size = 1 << high;
2259
2260         while (high > low) {
2261                 high--;
2262                 size >>= 1;
2263                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
2264
2265                 /*
2266                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
2267                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
2268                  * Corresponding page table entries will not be touched,
2269                  * pages will stay not present in virtual address space
2270                  */
2271                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
2272                         continue;
2273
2274                 add_to_free_list(&page[size], zone, high, migratetype);
2275                 set_buddy_order(&page[size], high);
2276         }
2277 }
2278
2279 static void check_new_page_bad(struct page *page)
2280 {
2281         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
2282                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
2283                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
2284                 return;
2285         }
2286
2287         bad_page(page,
2288                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP));
2289 }
2290
2291 /*
2292  * This page is about to be returned from the page allocator
2293  */
2294 static inline int check_new_page(struct page *page)
2295 {
2296         if (likely(page_expected_state(page,
2297                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2298                 return 0;
2299
2300         check_new_page_bad(page);
2301         return 1;
2302 }
2303
2304 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
2305 /*
2306  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked for expected state when
2307  * being allocated from pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are
2308  * also checked when pcp lists are refilled from the free lists.
2309  */
2310 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page)
2311 {
2312         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2313                 return check_new_page(page);
2314         else
2315                 return false;
2316 }
2317
2318 static inline bool check_new_pcp(struct page *page)
2319 {
2320         return check_new_page(page);
2321 }
2322 #else
2323 /*
2324  * With DEBUG_VM disabled, free order-0 pages are checked for expected state
2325  * when pcp lists are being refilled from the free lists. With debug_pagealloc
2326  * enabled, they are also checked when being allocated from the pcp lists.
2327  */
2328 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page)
2329 {
2330         return check_new_page(page);
2331 }
2332 static inline bool check_new_pcp(struct page *page)
2333 {
2334         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2335                 return check_new_page(page);
2336         else
2337                 return false;
2338 }
2339 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
2340
2341 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2342 {
2343         int i;
2344         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2345                 struct page *p = page + i;
2346
2347                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2348                         return true;
2349         }
2350
2351         return false;
2352 }
2353
2354 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2355                                 gfp_t gfp_flags)
2356 {
2357         bool init;
2358
2359         set_page_private(page, 0);
2360         set_page_refcounted(page);
2361
2362         arch_alloc_page(page, order);
2363         debug_pagealloc_map_pages(page, 1 << order);
2364
2365         /*
2366          * Page unpoisoning must happen before memory initialization.
2367          * Otherwise, the poison pattern will be overwritten for __GFP_ZERO
2368          * allocations and the page unpoisoning code will complain.
2369          */
2370         kernel_unpoison_pages(page, 1 << order);
2371
2372         /*
2373          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
2374          * kasan_alloc_pages and kernel_init_free_pages must be
2375          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
2376          */
2377         init = !want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_flags);
2378         kasan_alloc_pages(page, order, init);
2379         if (init && !kasan_has_integrated_init())
2380                 kernel_init_free_pages(page, 1 << order);
2381
2382         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2383 }
2384
2385 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2386                                                         unsigned int alloc_flags)
2387 {
2388         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2389
2390         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2391                 prep_compound_page(page, order);
2392
2393         /*
2394          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2395          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2396          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2397          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2398          */
2399         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2400                 set_page_pfmemalloc(page);
2401         else
2402                 clear_page_pfmemalloc(page);
2403 }
2404
2405 /*
2406  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2407  * the smallest available page from the freelists
2408  */
2409 static __always_inline
2410 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2411                                                 int migratetype)
2412 {
2413         unsigned int current_order;
2414         struct free_area *area;
2415         struct page *page;
2416
2417         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2418         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2419                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2420                 page = get_page_from_free_area(area, migratetype);
2421                 if (!page)
2422                         continue;
2423                 del_page_from_free_list(page, zone, current_order);
2424                 expand(zone, page, order, current_order, migratetype);
2425                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2426                 return page;
2427         }
2428
2429         return NULL;
2430 }
2431
2432
2433 /*
2434  * This array describes the order lists are fallen back to when
2435  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2436  */
2437 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
2438         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2439         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2440         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2441 #ifdef CONFIG_CMA
2442         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2443 #endif
2444 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2445         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2446 #endif
2447 };
2448
2449 #ifdef CONFIG_CMA
2450 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2451                                         unsigned int order)
2452 {
2453         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2454 }
2455 #else
2456 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2457                                         unsigned int order) { return NULL; }
2458 #endif
2459
2460 /*
2461  * Move the free pages in a range to the freelist tail of the requested type.
2462  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2463  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2464  */
2465 static int move_freepages(struct zone *zone,
2466                           unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2467                           int migratetype, int *num_movable)
2468 {
2469         struct page *page;
2470         unsigned long pfn;
2471         unsigned int order;
2472         int pages_moved = 0;
2473
2474         for (pfn = start_pfn; pfn <= end_pfn;) {
2475                 if (!pfn_valid_within(pfn)) {
2476                         pfn++;
2477                         continue;
2478                 }
2479
2480                 page = pfn_to_page(pfn);
2481                 if (!PageBuddy(page)) {
2482                         /*
2483                          * We assume that pages that could be isolated for
2484                          * migration are movable. But we don't actually try
2485                          * isolating, as that would be expensive.
2486                          */
2487                         if (num_movable &&
2488                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2489                                 (*num_movable)++;
2490                         pfn++;
2491                         continue;
2492                 }
2493
2494                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2495                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2496                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
2497
2498                 order = buddy_order(page);
2499                 move_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
2500                 pfn += 1 << order;
2501                 pages_moved += 1 << order;
2502         }
2503
2504         return pages_moved;
2505 }
2506
2507 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2508                                 int migratetype, int *num_movable)
2509 {
2510         unsigned long start_pfn, end_pfn, pfn;
2511
2512         if (num_movable)
2513                 *num_movable = 0;
2514
2515         pfn = page_to_pfn(page);
2516         start_pfn = pfn & ~(pageblock_nr_pages - 1);
2517         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2518
2519         /* Do not cross zone boundaries */
2520         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2521                 start_pfn = pfn;
2522         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2523                 return 0;
2524
2525         return move_freepages(zone, start_pfn, end_pfn, migratetype,
2526                                                                 num_movable);
2527 }
2528
2529 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2530                                         int start_order, int migratetype)
2531 {
2532         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2533
2534         while (nr_pageblocks--) {
2535                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2536                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2537         }
2538 }
2539
2540 /*
2541  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2542  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2543  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2544  *
2545  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2546  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2547  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2548  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2549  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2550  * pageblocks.
2551  */
2552 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2553 {
2554         /*
2555          * Leaving this order check is intended, although there is
2556          * relaxed order check in next check. The reason is that
2557          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2558          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2559          * so could be changed anytime.
2560          */
2561         if (order >= pageblock_order)
2562                 return true;
2563
2564         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2565                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2566                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2567                 page_group_by_mobility_disabled)
2568                 return true;
2569
2570         return false;
2571 }
2572
2573 static inline bool boost_watermark(struct zone *zone)
2574 {
2575         unsigned long max_boost;
2576
2577         if (!watermark_boost_factor)
2578                 return false;
2579         /*
2580          * Don't bother in zones that are unlikely to produce results.
2581          * On small machines, including kdump capture kernels running
2582          * in a small area, boosting the watermark can cause an out of
2583          * memory situation immediately.
2584          */
2585         if ((pageblock_nr_pages * 4) > zone_managed_pages(zone))
2586                 return false;
2587
2588         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2589                         watermark_boost_factor, 10000);
2590
2591         /*
2592          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2593          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2594          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2595          * allocations that early means that reclaim is not going
2596          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2597          * boosted watermark resulting in a hang.
2598          */
2599         if (!max_boost)
2600                 return false;
2601
2602         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2603
2604         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2605                 max_boost);
2606
2607         return true;
2608 }
2609
2610 /*
2611  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2612  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2613  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2614  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2615  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2616  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2617  */
2618 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2619                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2620 {
2621         unsigned int current_order = buddy_order(page);
2622         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2623         int old_block_type;
2624
2625         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2626
2627         /*
2628          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2629          * highatomic accounting.
2630          */
2631         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2632                 goto single_page;
2633
2634         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2635         if (current_order >= pageblock_order) {
2636                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2637                 goto single_page;
2638         }
2639
2640         /*
2641          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2642          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2643          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2644          */
2645         if (boost_watermark(zone) && (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD))
2646                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2647
2648         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2649         if (!whole_block)
2650                 goto single_page;
2651
2652         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2653                                                 &movable_pages);
2654         /*
2655          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2656          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2657          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2658          */
2659         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2660                 alike_pages = movable_pages;
2661         } else {
2662                 /*
2663                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2664                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2665                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2666                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2667                  * exact migratetype of non-movable pages.
2668                  */
2669                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2670                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2671                                                 - (free_pages + movable_pages);
2672                 else
2673                         alike_pages = 0;
2674         }
2675
2676         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2677         if (!free_pages)
2678                 goto single_page;
2679
2680         /*
2681          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2682          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2683          */
2684         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2685                         page_group_by_mobility_disabled)
2686                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2687
2688         return;
2689
2690 single_page:
2691         move_to_free_list(page, zone, current_order, start_type);
2692 }
2693
2694 /*
2695  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2696  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2697  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2698  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2699  */
2700 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2701                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2702 {
2703         int i;
2704         int fallback_mt;
2705
2706         if (area->nr_free == 0)
2707                 return -1;
2708
2709         *can_steal = false;
2710         for (i = 0;; i++) {
2711                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2712                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2713                         break;
2714
2715                 if (free_area_empty(area, fallback_mt))
2716                         continue;
2717
2718                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2719                         *can_steal = true;
2720
2721                 if (!only_stealable)
2722                         return fallback_mt;
2723
2724                 if (*can_steal)
2725                         return fallback_mt;
2726         }
2727
2728         return -1;
2729 }
2730
2731 /*
2732  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2733  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2734  */
2735 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2736                                 unsigned int alloc_order)
2737 {
2738         int mt;
2739         unsigned long max_managed, flags;
2740
2741         /*
2742          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2743          * Check is race-prone but harmless.
2744          */
2745         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2746         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2747                 return;
2748
2749         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2750
2751         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2752         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2753                 goto out_unlock;
2754
2755         /* Yoink! */
2756         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2757         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2758             && !is_migrate_cma(mt)) {
2759                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2760                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2761                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2762         }
2763
2764 out_unlock:
2765         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2766 }
2767
2768 /*
2769  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2770  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2771  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2772  * to recover from than an OOM.
2773  *
2774  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2775  * pageblock is exhausted.
2776  */
2777 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2778                                                 bool force)
2779 {
2780         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2781         unsigned long flags;
2782         struct zoneref *z;
2783         struct zone *zone;
2784         struct page *page;
2785         int order;
2786         bool ret;
2787
2788         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->highest_zoneidx,
2789                                                                 ac->nodemask) {
2790                 /*
2791                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2792                  * is really high.
2793                  */
2794                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2795                                         pageblock_nr_pages)
2796                         continue;
2797
2798                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2799                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2800                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2801
2802                         page = get_page_from_free_area(area, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2803                         if (!page)
2804                                 continue;
2805
2806                         /*
2807                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2808                          * we can counter several free pages in a pageblock
2809                          * in this loop although we changed the pageblock type
2810                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2811                          * adjust the count once.
2812                          */
2813                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2814                                 /*
2815                                  * It should never happen but changes to
2816                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2817                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2818                                  * while unreserving so be safe and watch for
2819                                  * underflows.
2820                                  */
2821                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2822                                                 pageblock_nr_pages,
2823                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2824                         }
2825
2826                         /*
2827                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2828                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2829                          * is doing the work and needs the pages. More
2830                          * importantly, if the block was always converted to
2831                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2832                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2833                          * may increase.
2834                          */
2835                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2836                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2837                                                                         NULL);
2838                         if (ret) {
2839                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2840                                 return ret;
2841                         }
2842                 }
2843                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2844         }
2845
2846         return false;
2847 }
2848
2849 /*
2850  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2851  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2852  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2853  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2854  *
2855  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2856  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2857  * condition simpler.
2858  */
2859 static __always_inline bool
2860 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2861                                                 unsigned int alloc_flags)
2862 {
2863         struct free_area *area;
2864         int current_order;
2865         int min_order = order;
2866         struct page *page;
2867         int fallback_mt;
2868         bool can_steal;
2869
2870         /*
2871          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2872          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2873          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2874          */
2875         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2876                 min_order = pageblock_order;
2877
2878         /*
2879          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2880          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2881          * would be too costly to do exactly.
2882          */
2883         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2884                                 --current_order) {
2885                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2886                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2887                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2888                 if (fallback_mt == -1)
2889                         continue;
2890
2891                 /*
2892                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2893                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2894                  * steal and split the smallest available page instead of the
2895                  * largest available page, because even if the next movable
2896                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2897                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2898                  */
2899                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2900                                         && current_order > order)
2901                         goto find_smallest;
2902
2903                 goto do_steal;
2904         }
2905
2906         return false;
2907
2908 find_smallest:
2909         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2910                                                         current_order++) {
2911                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2912                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2913                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2914                 if (fallback_mt != -1)
2915                         break;
2916         }
2917
2918         /*
2919          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2920          * when looking for the largest page.
2921          */
2922         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2923
2924 do_steal:
2925         page = get_page_from_free_area(area, fallback_mt);
2926
2927         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2928                                                                 can_steal);
2929
2930         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2931                 start_migratetype, fallback_mt);
2932
2933         return true;
2934
2935 }
2936
2937 /*
2938  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2939  * Call me with the zone->lock already held.
2940  */
2941 static __always_inline struct page *
2942 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2943                                                 unsigned int alloc_flags)
2944 {
2945         struct page *page;
2946
2947         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
2948                 /*
2949                  * Balance movable allocations between regular and CMA areas by
2950                  * allocating from CMA when over half of the zone's free memory
2951                  * is in the CMA area.
2952                  */
2953                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA &&
2954                     zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES) >
2955                     zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES) / 2) {
2956                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2957                         if (page)
2958                                 goto out;
2959                 }
2960         }
2961 retry:
2962         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2963         if (unlikely(!page)) {
2964                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA)
2965                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2966
2967                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
2968                                                                 alloc_flags))
2969                         goto retry;
2970         }
2971 out:
2972         if (page)
2973                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2974         return page;
2975 }
2976
2977 /*
2978  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2979  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2980  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2981  */
2982 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2983                         unsigned long count, struct list_head *list,
2984                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
2985 {
2986         int i, allocated = 0;
2987
2988         /*
2989          * local_lock_irq held so equivalent to spin_lock_irqsave for
2990          * both PREEMPT_RT and non-PREEMPT_RT configurations.
2991          */
2992         spin_lock(&zone->lock);
2993         for (i = 0; i < count; ++i) {
2994                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
2995                                                                 alloc_flags);
2996                 if (unlikely(page == NULL))
2997                         break;
2998
2999                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
3000                         continue;
3001
3002                 /*
3003                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
3004                  * physical page order. The page is added to the tail of
3005                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
3006                  * is ordered by page number under some conditions. This is
3007                  * useful for IO devices that can forward direction from the
3008                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
3009                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
3010                  * pages are ordered properly.
3011                  */
3012                 list_add_tail(&page->lru, list);
3013                 allocated++;
3014                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
3015                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
3016                                               -(1 << order));
3017         }
3018
3019         /*
3020          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
3021          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
3022          * on i. Do not confuse with 'allocated' which is the number of
3023          * pages added to the pcp list.
3024          */
3025         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
3026         spin_unlock(&zone->lock);
3027         return allocated;
3028 }
3029
3030 #ifdef CONFIG_NUMA
3031 /*
3032  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
3033  * currently executing processor on remote nodes after they have
3034  * expired.
3035  *
3036  * Note that this function must be called with the thread pinned to
3037  * a single processor.
3038  */
3039 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
3040 {
3041         unsigned long flags;
3042         int to_drain, batch;
3043
3044         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3045         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3046         to_drain = min(pcp->count, batch);
3047         if (to_drain > 0)
3048                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
3049         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3050 }
3051 #endif
3052
3053 /*
3054  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
3055  *
3056  * The processor must either be the current processor and the
3057  * thread pinned to the current processor or a processor that
3058  * is not online.
3059  */
3060 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
3061 {
3062         unsigned long flags;
3063         struct per_cpu_pages *pcp;
3064
3065         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3066
3067         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3068         if (pcp->count)
3069                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
3070
3071         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3072 }
3073
3074 /*
3075  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
3076  *
3077  * The processor must either be the current processor and the
3078  * thread pinned to the current processor or a processor that
3079  * is not online.
3080  */
3081 static void drain_pages(unsigned int cpu)
3082 {
3083         struct zone *zone;
3084
3085         for_each_populated_zone(zone) {
3086                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3087         }
3088 }
3089
3090 /*
3091  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
3092  *
3093  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
3094  * the single zone's pages.
3095  */
3096 void drain_local_pages(struct zone *zone)
3097 {
3098         int cpu = smp_processor_id();
3099
3100         if (zone)
3101                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3102         else
3103                 drain_pages(cpu);
3104 }
3105
3106 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
3107 {
3108         struct pcpu_drain *drain;
3109
3110         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
3111
3112         /*
3113          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
3114          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
3115          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
3116          * cpu which is alright but we also have to make sure to not move to
3117          * a different one.
3118          */
3119         preempt_disable();
3120         drain_local_pages(drain->zone);
3121         preempt_enable();
3122 }
3123
3124 /*
3125  * The implementation of drain_all_pages(), exposing an extra parameter to
3126  * drain on all cpus.
3127  *
3128  * drain_all_pages() is optimized to only execute on cpus where pcplists are
3129  * not empty. The check for non-emptiness can however race with a free to
3130  * pcplist that has not yet increased the pcp->count from 0 to 1. Callers
3131  * that need the guarantee that every CPU has drained can disable the
3132  * optimizing racy check.
3133  */
3134 static void __drain_all_pages(struct zone *zone, bool force_all_cpus)
3135 {
3136         int cpu;
3137
3138         /*
3139          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
3140          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
3141          */
3142         static cpumask_t cpus_with_pcps;
3143
3144         /*
3145          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
3146          * initialized.
3147          */
3148         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
3149                 return;
3150
3151         /*
3152          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
3153          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
3154          * the drain to be complete when the call returns.
3155          */
3156         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
3157                 if (!zone)
3158                         return;
3159                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
3160         }
3161
3162         /*
3163          * We don't care about racing with CPU hotplug event
3164          * as offline notification will cause the notified
3165          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
3166          * disables preemption as part of its processing
3167          */
3168         for_each_online_cpu(cpu) {
3169                 struct per_cpu_pages *pcp;
3170                 struct zone *z;
3171                 bool has_pcps = false;
3172
3173                 if (force_all_cpus) {
3174                         /*
3175                          * The pcp.count check is racy, some callers need a
3176                          * guarantee that no cpu is missed.
3177                          */
3178                         has_pcps = true;
3179                 } else if (zone) {
3180                         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3181                         if (pcp->count)
3182                                 has_pcps = true;
3183                 } else {
3184                         for_each_populated_zone(z) {
3185                                 pcp = per_cpu_ptr(z->per_cpu_pageset, cpu);
3186                                 if (pcp->count) {
3187                                         has_pcps = true;
3188                                         break;
3189                                 }
3190                         }
3191                 }
3192
3193                 if (has_pcps)
3194                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3195                 else
3196                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3197         }
3198
3199         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
3200                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
3201
3202                 drain->zone = zone;
3203                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
3204                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
3205         }
3206         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
3207                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
3208
3209         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
3210 }
3211
3212 /*
3213  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
3214  *
3215  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
3216  *
3217  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
3218  */
3219 void drain_all_pages(struct zone *zone)
3220 {
3221         __drain_all_pages(zone, false);
3222 }
3223
3224 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3225
3226 /*
3227  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
3228  */
3229 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
3230
3231 void mark_free_pages(struct zone *zone)
3232 {
3233         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
3234         unsigned long flags;
3235         unsigned int order, t;
3236         struct page *page;
3237
3238         if (zone_is_empty(zone))
3239                 return;
3240
3241         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3242
3243         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
3244         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
3245                 if (pfn_valid(pfn)) {
3246                         page = pfn_to_page(pfn);
3247
3248                         if (!--page_count) {
3249                                 touch_nmi_watchdog();
3250                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
3251                         }
3252
3253                         if (page_zone(page) != zone)
3254                                 continue;
3255
3256                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
3257                                 swsusp_unset_page_free(page);
3258                 }
3259
3260         for_each_migratetype_order(order, t) {
3261                 list_for_each_entry(page,
3262                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
3263                         unsigned long i;
3264
3265                         pfn = page_to_pfn(page);
3266                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
3267                                 if (!--page_count) {
3268                                         touch_nmi_watchdog();
3269                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
3270                                 }
3271                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
3272                         }
3273                 }
3274         }
3275         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3276 }
3277 #endif /* CONFIG_PM */
3278
3279 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
3280 {
3281         int migratetype;
3282
3283         if (!free_pcp_prepare(page))
3284                 return false;
3285
3286         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
3287         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
3288         return true;
3289 }
3290
3291 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn,
3292                                    int migratetype)
3293 {
3294         struct zone *zone = page_zone(page);
3295         struct per_cpu_pages *pcp;
3296
3297         __count_vm_event(PGFREE);
3298         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
3299         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
3300         pcp->count++;
3301         if (pcp->count >= READ_ONCE(pcp->high))
3302                 free_pcppages_bulk(zone, READ_ONCE(pcp->batch), pcp);
3303 }
3304
3305 /*
3306  * Free a 0-order page
3307  */
3308 void free_unref_page(struct page *page)
3309 {
3310         unsigned long flags;
3311         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3312         int migratetype;
3313
3314         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
3315                 return;
3316
3317         /*
3318          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
3319          * Place ISOLATE pages on the isolated list because they are being
3320          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
3321          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
3322          * excessively into the page allocator
3323          */
3324         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3325         if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES)) {
3326                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3327                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, 0, migratetype, FPI_NONE);
3328                         return;
3329                 }
3330                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3331         }
3332
3333         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3334         free_unref_page_commit(page, pfn, migratetype);
3335         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3336 }
3337
3338 /*
3339  * Free a list of 0-order pages
3340  */
3341 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3342 {
3343         struct page *page, *next;
3344         unsigned long flags, pfn;
3345         int batch_count = 0;
3346         int migratetype;
3347
3348         /* Prepare pages for freeing */
3349         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3350                 pfn = page_to_pfn(page);
3351                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
3352                         list_del(&page->lru);
3353
3354                 /*
3355                  * Free isolated pages directly to the allocator, see
3356                  * comment in free_unref_page.
3357                  */
3358                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3359                 if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES)) {
3360                         if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3361                                 list_del(&page->lru);
3362                                 free_one_page(page_zone(page), page, pfn, 0,
3363                                                         migratetype, FPI_NONE);
3364                                 continue;
3365                         }
3366
3367                         /*
3368                          * Non-isolated types over MIGRATE_PCPTYPES get added
3369                          * to the MIGRATE_MOVABLE pcp list.
3370                          */
3371                         set_pcppage_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
3372                 }
3373
3374                 set_page_private(page, pfn);
3375         }
3376
3377         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3378         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3379                 pfn = page_private(page);
3380                 set_page_private(page, 0);
3381                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3382                 trace_mm_page_free_batched(page);
3383                 free_unref_page_commit(page, pfn, migratetype);
3384
3385                 /*
3386                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
3387                  * a large list of pages to free.
3388                  */
3389                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3390                         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3391                         batch_count = 0;
3392                         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3393                 }
3394         }
3395         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3396 }
3397
3398 /*
3399  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3400  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3401  * Each sub-page must be freed individually.
3402  *
3403  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3404  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3405  */
3406 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3407 {
3408         int i;
3409
3410         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3411         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3412
3413         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3414                 set_page_refcounted(page + i);
3415         split_page_owner(page, 1 << order);
3416         split_page_memcg(page, 1 << order);
3417 }
3418 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3419
3420 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3421 {
3422         unsigned long watermark;
3423         struct zone *zone;
3424         int mt;
3425
3426         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3427
3428         zone = page_zone(page);
3429         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3430
3431         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3432                 /*
3433                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3434                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3435                  * watermark, because we already know our high-order page
3436                  * exists.
3437                  */
3438                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3439                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3440                         return 0;
3441
3442                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3443         }
3444
3445         /* Remove page from free list */
3446
3447         del_page_from_free_list(page, zone, order);
3448
3449         /*
3450          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3451          * pageblock
3452          */
3453         if (order >= pageblock_order - 1) {
3454                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3455                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3456                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3457                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
3458                             && !is_migrate_highatomic(mt))
3459                                 set_pageblock_migratetype(page,
3460                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3461                 }
3462         }
3463
3464
3465         return 1UL << order;
3466 }
3467
3468 /**
3469  * __putback_isolated_page - Return a now-isolated page back where we got it
3470  * @page: Page that was isolated
3471  * @order: Order of the isolated page
3472  * @mt: The page's pageblock's migratetype
3473  *
3474  * This function is meant to return a page pulled from the free lists via
3475  * __isolate_free_page back to the free lists they were pulled from.
3476  */
3477 void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order, int mt)
3478 {
3479         struct zone *zone = page_zone(page);
3480
3481         /* zone lock should be held when this function is called */
3482         lockdep_assert_held(&zone->lock);
3483
3484         /* Return isolated page to tail of freelist. */
3485         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt,
3486                         FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY | FPI_TO_TAIL);
3487 }
3488
3489 /*
3490  * Update NUMA hit/miss statistics
3491  *
3492  * Must be called with interrupts disabled.
3493  */
3494 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
3495                                    long nr_account)
3496 {
3497 #ifdef CONFIG_NUMA
3498         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3499
3500         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3501         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3502                 return;
3503
3504         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3505                 local_stat = NUMA_OTHER;
3506
3507         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3508                 __count_numa_events(z, NUMA_HIT, nr_account);
3509         else {
3510                 __count_numa_events(z, NUMA_MISS, nr_account);
3511                 __count_numa_events(preferred_zone, NUMA_FOREIGN, nr_account);
3512         }
3513         __count_numa_events(z, local_stat, nr_account);
3514 #endif
3515 }
3516
3517 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3518 static inline
3519 struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
3520                         unsigned int alloc_flags,
3521                         struct per_cpu_pages *pcp,
3522                         struct list_head *list)
3523 {
3524         struct page *page;
3525
3526         do {
3527                 if (list_empty(list)) {
3528                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
3529                                         READ_ONCE(pcp->batch), list,
3530                                         migratetype, alloc_flags);
3531                         if (unlikely(list_empty(list)))
3532                                 return NULL;
3533                 }
3534
3535                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3536                 list_del(&page->lru);
3537                 pcp->count--;
3538         } while (check_new_pcp(page));
3539
3540         return page;
3541 }
3542
3543 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3544 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3545                         struct zone *zone, gfp_t gfp_flags,
3546                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3547 {
3548         struct per_cpu_pages *pcp;
3549         struct list_head *list;
3550         struct page *page;
3551         unsigned long flags;
3552
3553         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3554         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
3555         list = &pcp->lists[migratetype];
3556         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3557         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3558         if (page) {
3559                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1);
3560                 zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3561         }
3562         return page;
3563 }
3564
3565 /*
3566  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3567  */
3568 static inline
3569 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3570                         struct zone *zone, unsigned int order,
3571                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3572                         int migratetype)
3573 {
3574         unsigned long flags;
3575         struct page *page;
3576
3577         if (likely(order == 0)) {
3578                 /*
3579                  * MIGRATE_MOVABLE pcplist could have the pages on CMA area and
3580                  * we need to skip it when CMA area isn't allowed.
3581                  */
3582                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA) || alloc_flags & ALLOC_CMA ||
3583                                 migratetype != MIGRATE_MOVABLE) {
3584                         page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, gfp_flags,
3585                                         migratetype, alloc_flags);
3586                         goto out;
3587                 }
3588         }
3589
3590         /*
3591          * We most definitely don't want callers attempting to
3592          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3593          */
3594         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3595         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3596
3597         do {
3598                 page = NULL;
3599                 /*
3600                  * order-0 request can reach here when the pcplist is skipped
3601                  * due to non-CMA allocation context. HIGHATOMIC area is
3602                  * reserved for high-order atomic allocation, so order-0
3603                  * request should skip it.
3604                  */
3605                 if (order > 0 && alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3606                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3607                         if (page)
3608                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3609                 }
3610                 if (!page)
3611                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3612         } while (page && check_new_pages(page, order));
3613         if (!page)
3614                 goto failed;
3615
3616         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3617                                   get_pcppage_migratetype(page));
3618         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3619
3620         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3621         zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3622
3623 out:
3624         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3625         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3626                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3627                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3628         }
3629
3630         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3631         return page;
3632
3633 failed:
3634         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3635         return NULL;
3636 }
3637
3638 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3639
3640 static struct {
3641         struct fault_attr attr;
3642
3643         bool ignore_gfp_highmem;
3644         bool ignore_gfp_reclaim;
3645         u32 min_order;
3646 } fail_page_alloc = {
3647         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3648         .ignore_gfp_reclaim = true,
3649         .ignore_gfp_highmem = true,
3650         .min_order = 1,
3651 };
3652
3653 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3654 {
3655         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3656 }
3657 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3658
3659 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3660 {
3661         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3662                 return false;
3663         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3664                 return false;
3665         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3666                 return false;
3667         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3668                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3669                 return false;
3670
3671         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3672 }
3673
3674 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3675
3676 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3677 {
3678         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3679         struct dentry *dir;
3680
3681         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3682                                         &fail_page_alloc.attr);
3683
3684         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3685                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3686         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3687                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3688         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3689
3690         return 0;
3691 }
3692
3693 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3694
3695 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3696
3697 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3698
3699 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3700 {
3701         return false;
3702 }
3703
3704 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3705
3706 noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3707 {
3708         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3709 }
3710 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3711
3712 static inline long __zone_watermark_unusable_free(struct zone *z,
3713                                 unsigned int order, unsigned int alloc_flags)
3714 {
3715         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3716         long unusable_free = (1 << order) - 1;
3717
3718         /*
3719          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3720          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3721          * atomic reserve but it avoids a search.
3722          */
3723         if (likely(!alloc_harder))
3724                 unusable_free += z->nr_reserved_highatomic;
3725
3726 #ifdef CONFIG_CMA
3727         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3728         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3729                 unusable_free += zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3730 #endif
3731
3732         return unusable_free;
3733 }
3734
3735 /*
3736  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3737  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3738  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3739  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3740  */
3741 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3742                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
3743                          long free_pages)
3744 {
3745         long min = mark;
3746         int o;
3747         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3748
3749         /* free_pages may go negative - that's OK */
3750         free_pages -= __zone_watermark_unusable_free(z, order, alloc_flags);
3751
3752         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3753                 min -= min / 2;
3754
3755         if (unlikely(alloc_harder)) {
3756                 /*
3757                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3758                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3759                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3760                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3761                  */
3762                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3763                         min -= min / 2;
3764                 else
3765                         min -= min / 4;
3766         }
3767
3768         /*
3769          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3770          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3771          * even if a suitable page happened to be free.
3772          */
3773         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3774                 return false;
3775
3776         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3777         if (!order)
3778                 return true;
3779
3780         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3781         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3782                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3783                 int mt;
3784
3785                 if (!area->nr_free)
3786                         continue;
3787
3788                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3789                         if (!free_area_empty(area, mt))
3790                                 return true;
3791                 }
3792
3793 #ifdef CONFIG_CMA
3794                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3795                     !free_area_empty(area, MIGRATE_CMA)) {
3796                         return true;
3797                 }
3798 #endif
3799                 if (alloc_harder && !free_area_empty(area, MIGRATE_HIGHATOMIC))
3800                         return true;
3801         }
3802         return false;
3803 }
3804
3805 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3806                       int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags)
3807 {
3808         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3809                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3810 }
3811
3812 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3813                                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
3814                                 unsigned int alloc_flags, gfp_t gfp_mask)
3815 {
3816         long free_pages;
3817
3818         free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3819
3820         /*
3821          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3822          * need to be calculated.
3823          */
3824         if (!order) {
3825                 long fast_free;
3826
3827                 fast_free = free_pages;
3828                 fast_free -= __zone_watermark_unusable_free(z, 0, alloc_flags);
3829                 if (fast_free > mark + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3830                         return true;
3831         }
3832
3833         if (__zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3834                                         free_pages))
3835                 return true;
3836         /*
3837          * Ignore watermark boosting for GFP_ATOMIC order-0 allocations
3838          * when checking the min watermark. The min watermark is the
3839          * point where boosting is ignored so that kswapd is woken up
3840          * when below the low watermark.
3841          */
3842         if (unlikely(!order && (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) && z->watermark_boost
3843                 && ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == WMARK_MIN))) {
3844                 mark = z->_watermark[WMARK_MIN];
3845                 return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx,
3846                                         alloc_flags, free_pages);
3847         }
3848
3849         return false;
3850 }
3851
3852 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3853                         unsigned long mark, int highest_zoneidx)
3854 {
3855         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3856
3857         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3858                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3859
3860         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, 0,
3861                                                                 free_pages);
3862 }
3863
3864 #ifdef CONFIG_NUMA
3865 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3866 {
3867         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3868                                 node_reclaim_distance;
3869 }
3870 #else   /* CONFIG_NUMA */
3871 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3872 {
3873         return true;
3874 }
3875 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3876
3877 /*
3878  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3879  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3880  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3881  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3882  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3883  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
3884  */
3885 static inline unsigned int
3886 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
3887 {
3888         unsigned int alloc_flags;
3889
3890         /*
3891          * __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
3892          * to save a branch.
3893          */
3894         alloc_flags = (__force int) (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM);
3895
3896 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
3897         if (!zone)
3898                 return alloc_flags;
3899
3900         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
3901                 return alloc_flags;
3902
3903         /*
3904          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
3905          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
3906          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
3907          */
3908         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
3909         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
3910                 return alloc_flags;
3911
3912         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
3913 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
3914         return alloc_flags;
3915 }
3916
3917 /* Must be called after current_gfp_context() which can change gfp_mask */
3918 static inline unsigned int gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_t gfp_mask,
3919                                                   unsigned int alloc_flags)
3920 {
3921 #ifdef CONFIG_CMA
3922         if (gfp_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3923                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3924 #endif
3925         return alloc_flags;
3926 }
3927
3928 /*
3929  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3930  * a page.
3931  */
3932 static struct page *
3933 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3934                                                 const struct alloc_context *ac)
3935 {
3936         struct zoneref *z;
3937         struct zone *zone;
3938         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3939         bool no_fallback;
3940
3941 retry:
3942         /*
3943          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3944          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3945          */
3946         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
3947         z = ac->preferred_zoneref;
3948         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->highest_zoneidx,
3949                                         ac->nodemask) {
3950                 struct page *page;
3951                 unsigned long mark;
3952
3953                 if (cpusets_enabled() &&
3954                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3955                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3956                                 continue;
3957                 /*
3958                  * When allocating a page cache page for writing, we
3959                  * want to get it from a node that is within its dirty
3960                  * limit, such that no single node holds more than its
3961                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3962                  * The dirty limits take into account the node's
3963                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3964                  * should be able to balance it without having to
3965                  * write pages from its LRU list.
3966                  *
3967                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3968                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3969                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3970                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3971                  * nodes are together not big enough to reach the
3972                  * global limit.  The proper fix for these situations
3973                  * will require awareness of nodes in the
3974                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3975                  */
3976                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3977                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3978                                 continue;
3979
3980                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3981                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3982                                 continue;
3983                         }
3984                 }
3985
3986                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
3987                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
3988                         int local_nid;
3989
3990                         /*
3991                          * If moving to a remote node, retry but allow
3992                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
3993                          * than fragmentation avoidance.
3994                          */
3995                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
3996                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
3997                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3998                                 goto retry;
3999                         }
4000                 }
4001
4002                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
4003                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
4004                                        ac->highest_zoneidx, alloc_flags,
4005                                        gfp_mask)) {
4006                         int ret;
4007
4008 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4009                         /*
4010                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
4011                          * grow this zone if it contains deferred pages.
4012                          */
4013                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4014                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4015                                         goto try_this_zone;
4016                         }
4017 #endif
4018                         /* Checked here to keep the fast path fast */
4019                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
4020                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
4021                                 goto try_this_zone;
4022
4023                         if (!node_reclaim_enabled() ||
4024                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
4025                                 continue;
4026
4027                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
4028                         switch (ret) {
4029                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
4030                                 /* did not scan */
4031                                 continue;
4032                         case NODE_RECLAIM_FULL:
4033                                 /* scanned but unreclaimable */
4034                                 continue;
4035                         default:
4036                                 /* did we reclaim enough */
4037                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
4038                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4039                                         goto try_this_zone;
4040
4041                                 continue;
4042                         }
4043                 }
4044
4045 try_this_zone:
4046                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
4047                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
4048                 if (page) {
4049                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4050
4051                         /*
4052                          * If this is a high-order atomic allocation then check
4053                          * if the pageblock should be reserved for the future
4054                          */
4055                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
4056                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
4057
4058                         return page;
4059                 } else {
4060 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4061                         /* Try again if zone has deferred pages */
4062                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4063                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4064                                         goto try_this_zone;
4065                         }
4066 #endif
4067                 }
4068         }
4069
4070         /*
4071          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
4072          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
4073          */
4074         if (no_fallback) {
4075                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4076                 goto retry;
4077         }
4078
4079         return NULL;
4080 }
4081
4082 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
4083 {
4084         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4085
4086         /*
4087          * This documents exceptions given to allocations in certain
4088          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
4089          * of allowed nodes.
4090          */
4091         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4092                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
4093                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
4094                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4095         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4096                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4097
4098         show_mem(filter, nodemask);
4099 }
4100
4101 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
4102 {
4103         struct va_format vaf;
4104         va_list args;
4105         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, 10*HZ, 1);
4106
4107         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
4108                 return;
4109
4110         va_start(args, fmt);
4111         vaf.fmt = fmt;
4112         vaf.va = &args;
4113         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
4114                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
4115                         nodemask_pr_args(nodemask));
4116         va_end(args);
4117
4118         cpuset_print_current_mems_allowed();
4119         pr_cont("\n");
4120         dump_stack();
4121         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
4122 }
4123
4124 static inline struct page *
4125 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4126                               unsigned int alloc_flags,
4127                               const struct alloc_context *ac)
4128 {
4129         struct page *page;
4130
4131         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4132                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
4133         /*
4134          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
4135          * are depleted
4136          */
4137         if (!page)
4138                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4139                                 alloc_flags, ac);
4140
4141         return page;
4142 }
4143
4144 static inline struct page *
4145 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4146         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
4147 {
4148         struct oom_control oc = {
4149                 .zonelist = ac->zonelist,
4150                 .nodemask = ac->nodemask,
4151                 .memcg = NULL,
4152                 .gfp_mask = gfp_mask,
4153                 .order = order,
4154         };
4155         struct page *page;
4156
4157         *did_some_progress = 0;
4158
4159         /*
4160          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
4161          * making progress for us.
4162          */
4163         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
4164                 *did_some_progress = 1;
4165                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4166                 return NULL;
4167         }
4168
4169         /*
4170          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
4171          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
4172          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
4173          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
4174          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
4175          */
4176         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
4177                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
4178                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
4179         if (page)
4180                 goto out;
4181
4182         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
4183         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
4184                 goto out;
4185         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
4186         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4187                 goto out;
4188         /*
4189          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
4190          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
4191          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
4192          * fallback than shooting a random task.
4193          *
4194          * The OOM killer may not free memory on a specific node.
4195          */
4196         if (gfp_mask & (__GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_THISNODE))
4197                 goto out;
4198         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
4199         if (ac->highest_zoneidx < ZONE_NORMAL)
4200                 goto out;
4201         if (pm_suspended_storage())
4202                 goto out;
4203         /*
4204          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
4205          * other request to make a forward progress.
4206          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
4207          * do much for this context but let's try it to at least get
4208          * access to memory reserved if the current task is killed (see
4209          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
4210          * failures more gracefully we should just bail out here.
4211          */
4212
4213         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
4214         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
4215                 *did_some_progress = 1;
4216
4217                 /*
4218                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4219                  * reserves
4220                  */
4221                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
4222                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
4223                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
4224         }
4225 out:
4226         mutex_unlock(&oom_lock);
4227         return page;
4228 }
4229
4230 /*
4231  * Maximum number of compaction retries with a progress before OOM
4232  * killer is consider as the only way to move forward.
4233  */
4234 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
4235
4236 #ifdef CONFIG_COMPACTION
4237 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
4238 static struct page *
4239 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4240                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4241                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4242 {
4243         struct page *page = NULL;
4244         unsigned long pflags;
4245         unsigned int noreclaim_flag;
4246
4247         if (!order)
4248                 return NULL;
4249
4250         psi_memstall_enter(&pflags);
4251         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4252
4253         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4254                                                                 prio, &page);
4255
4256         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4257         psi_memstall_leave(&pflags);
4258
4259         if (*compact_result == COMPACT_SKIPPED)
4260                 return NULL;
4261         /*
4262          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
4263          * count a compaction stall
4264          */
4265         count_vm_event(COMPACTSTALL);
4266
4267         /* Prep a captured page if available */
4268         if (page)
4269                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4270
4271         /* Try get a page from the freelist if available */
4272         if (!page)
4273                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4274
4275         if (page) {
4276                 struct zone *zone = page_zone(page);
4277
4278                 zone->compact_blockskip_flush = false;
4279                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
4280                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
4281                 return page;
4282         }
4283
4284         /*
4285          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
4286          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
4287          */
4288         count_vm_event(COMPACTFAIL);
4289
4290         cond_resched();
4291
4292         return NULL;
4293 }
4294
4295 static inline bool
4296 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
4297                      enum compact_result compact_result,
4298                      enum compact_priority *compact_priority,
4299                      int *compaction_retries)
4300 {
4301         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
4302         int min_priority;
4303         bool ret = false;
4304         int retries = *compaction_retries;
4305         enum compact_priority priority = *compact_priority;
4306
4307         if (!order)
4308                 return false;
4309
4310         if (fatal_signal_pending(current))
4311                 return false;
4312
4313         if (compaction_made_progress(compact_result))
4314                 (*compaction_retries)++;
4315
4316         /*
4317          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
4318          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
4319          * failure could be caused by insufficient priority
4320          */
4321         if (compaction_failed(compact_result))
4322                 goto check_priority;
4323
4324         /*
4325          * compaction was skipped because there are not enough order-0 pages
4326          * to work with, so we retry only if it looks like reclaim can help.
4327          */
4328         if (compaction_needs_reclaim(compact_result)) {
4329                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
4330                 goto out;
4331         }
4332
4333         /*
4334          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
4335          * due to locks contention before we declare that we should give up.
4336          * But the next retry should use a higher priority if allowed, so
4337          * we don't just keep bailing out endlessly.
4338          */
4339         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
4340                 goto check_priority;
4341         }
4342
4343         /*
4344          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
4345          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
4346          * killer to move on while costly can fail and users are ready
4347          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
4348          * would need much more detailed feedback from compaction to
4349          * make a better decision.
4350          */
4351         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4352                 max_retries /= 4;
4353         if (*compaction_retries <= max_retries) {
4354                 ret = true;
4355                 goto out;
4356         }
4357
4358         /*
4359          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
4360          * all retries or failed at the lower priorities.
4361          */
4362 check_priority:
4363         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
4364                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
4365
4366         if (*compact_priority > min_priority) {
4367                 (*compact_priority)--;
4368                 *compaction_retries = 0;
4369                 ret = true;
4370         }
4371 out:
4372         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
4373         return ret;
4374 }
4375 #else
4376 static inline struct page *
4377 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4378                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4379                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4380 {
4381         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
4382         return NULL;
4383 }
4384
4385 static inline bool
4386 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
4387                      enum compact_result compact_result,
4388                      enum compact_priority *compact_priority,
4389                      int *compaction_retries)
4390 {
4391         struct zone *zone;
4392         struct zoneref *z;
4393
4394         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4395                 return false;
4396
4397         /*
4398          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
4399          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
4400          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
4401          * watermarks are OK.
4402          */
4403         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4404                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4405                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
4406                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4407                         return true;
4408         }
4409         return false;
4410 }
4411 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
4412
4413 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
4414 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
4415         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
4416
4417 static bool __need_reclaim(gfp_t gfp_mask)
4418 {
4419         /* no reclaim without waiting on it */
4420         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4421                 return false;
4422
4423         /* this guy won't enter reclaim */
4424         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4425                 return false;
4426
4427         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4428                 return false;
4429
4430         return true;
4431 }
4432
4433 void __fs_reclaim_acquire(void)
4434 {
4435         lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
4436 }
4437
4438 void __fs_reclaim_release(void)
4439 {
4440         lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
4441 }
4442
4443 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4444 {
4445         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4446
4447         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4448                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4449                         __fs_reclaim_acquire();
4450
4451 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
4452                 lock_map_acquire(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4453                 lock_map_release(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4454 #endif
4455
4456         }
4457 }
4458 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4459
4460 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4461 {
4462         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4463
4464         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4465                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4466                         __fs_reclaim_release();
4467         }
4468 }
4469 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4470 #endif
4471
4472 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4473 static unsigned long
4474 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4475                                         const struct alloc_context *ac)
4476 {
4477         unsigned int noreclaim_flag;
4478         unsigned long pflags, progress;
4479
4480         cond_resched();
4481
4482         /* We now go into synchronous reclaim */
4483         cpuset_memory_pressure_bump();
4484         psi_memstall_enter(&pflags);
4485         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4486         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4487
4488         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4489                                                                 ac->nodemask);
4490
4491         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4492         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4493         psi_memstall_leave(&pflags);
4494
4495         cond_resched();
4496
4497         return progress;
4498 }
4499
4500 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4501 static inline struct page *
4502 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4503                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4504                 unsigned long *did_some_progress)
4505 {
4506         struct page *page = NULL;
4507         bool drained = false;
4508
4509         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4510         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4511                 return NULL;
4512
4513 retry:
4514         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4515
4516         /*
4517          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4518          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4519          * Shrink them and try again
4520          */
4521         if (!page && !drained) {
4522                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4523                 drain_all_pages(NULL);
4524                 drained = true;
4525                 goto retry;
4526         }
4527
4528         return page;
4529 }
4530
4531 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4532                              const struct alloc_context *ac)
4533 {
4534         struct zoneref *z;
4535         struct zone *zone;
4536         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4537         enum zone_type highest_zoneidx = ac->highest_zoneidx;
4538
4539         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, highest_zoneidx,
4540                                         ac->nodemask) {
4541                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4542                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, highest_zoneidx);
4543                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4544         }
4545 }
4546
4547 static inline unsigned int
4548 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4549 {
4550         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4551
4552         /*
4553          * __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH
4554          * and __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4555          * to save two branches.
4556          */
4557         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4558         BUILD_BUG_ON(__GFP_KSWAPD_RECLAIM != (__force gfp_t) ALLOC_KSWAPD);
4559
4560         /*
4561          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4562          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4563          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4564          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4565          */
4566         alloc_flags |= (__force int)
4567                 (gfp_mask & (__GFP_HIGH | __GFP_KSWAPD_RECLAIM));
4568
4569         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4570                 /*
4571                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4572                  * if it can't schedule.
4573                  */
4574                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4575                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4576                 /*
4577                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4578                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4579                  */
4580                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4581         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
4582                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4583
4584         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, alloc_flags);
4585
4586         return alloc_flags;
4587 }
4588
4589 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4590 {
4591         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4592                 return false;
4593
4594         /*
4595          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4596          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4597          */
4598         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4599                 return false;
4600
4601         return true;
4602 }
4603
4604 /*
4605  * Distinguish requests which really need access to full memory
4606  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4607  */
4608 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4609 {
4610         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4611                 return 0;
4612         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4613                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4614         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4615                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4616         if (!in_interrupt()) {
4617                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4618                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4619                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4620                         return ALLOC_OOM;
4621         }
4622
4623         return 0;
4624 }
4625
4626 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4627 {
4628         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4629 }
4630
4631 /*
4632  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4633  * for the given allocation request.
4634  *
4635  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4636  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4637  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4638  *
4639  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4640  */
4641 static inline bool
4642 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4643                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4644                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4645 {
4646         struct zone *zone;
4647         struct zoneref *z;
4648         bool ret = false;
4649
4650         /*
4651          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4652          * their order will become available due to high fragmentation so
4653          * always increment the no progress counter for them
4654          */
4655         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4656                 *no_progress_loops = 0;
4657         else
4658                 (*no_progress_loops)++;
4659
4660         /*
4661          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4662          * several times in the row.
4663          */
4664         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4665                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4666                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4667         }
4668
4669         /*
4670          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4671          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4672          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4673          * screwed and have to go OOM.
4674          */
4675         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4676                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4677                 unsigned long available;
4678                 unsigned long reclaimable;
4679                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4680                 bool wmark;
4681
4682                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4683                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4684
4685                 /*
4686                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4687                  * reclaimable pages?
4688                  */
4689                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4690                                 ac->highest_zoneidx, alloc_flags, available);
4691                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4692                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4693                 if (wmark) {
4694                         /*
4695                          * If we didn't make any progress and have a lot of
4696                          * dirty + writeback pages then we should wait for
4697                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
4698                          * prevent from pre mature OOM
4699                          */
4700                         if (!did_some_progress) {
4701                                 unsigned long write_pending;
4702
4703                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
4704                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
4705
4706                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
4707                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
4708                                         return true;
4709                                 }
4710                         }
4711
4712                         ret = true;
4713                         goto out;
4714                 }
4715         }
4716
4717 out:
4718         /*
4719          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4720          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4721          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4722          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4723          * here rather than calling cond_resched().
4724          */
4725         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4726                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4727         else
4728                 cond_resched();
4729         return ret;
4730 }
4731
4732 static inline bool
4733 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4734 {
4735         /*
4736          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4737          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4738          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4739          * such a way the check therein was true, and then it became false
4740          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4741          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4742          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4743          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4744          * caller can deal with a violated nodemask.
4745          */
4746         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4747                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4748                 ac->nodemask = NULL;
4749                 return true;
4750         }
4751
4752         /*
4753          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4754          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4755          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4756          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4757          * retry.
4758          */
4759         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4760                 return true;
4761
4762         return false;
4763 }
4764
4765 static inline struct page *
4766 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4767                                                 struct alloc_context *ac)
4768 {
4769         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4770         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4771         struct page *page = NULL;
4772         unsigned int alloc_flags;
4773         unsigned long did_some_progress;
4774         enum compact_priority compact_priority;
4775         enum compact_result compact_result;
4776         int compaction_retries;
4777         int no_progress_loops;
4778         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4779         int reserve_flags;
4780
4781         /*
4782          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4783          * callers that are not in atomic context.
4784          */
4785         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4786                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4787                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4788
4789 retry_cpuset:
4790         compaction_retries = 0;
4791         no_progress_loops = 0;
4792         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4793         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4794
4795         /*
4796          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4797          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4798          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4799          */
4800         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4801
4802         /*
4803          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4804          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4805          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4806          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4807          */
4808         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4809                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
4810         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4811                 goto nopage;
4812
4813         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4814                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4815
4816         /*
4817          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4818          * that first
4819          */
4820         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4821         if (page)
4822                 goto got_pg;
4823
4824         /*
4825          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4826          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4827          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4828          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4829          * same migratetype.
4830          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4831          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4832          */
4833         if (can_direct_reclaim &&
4834                         (costly_order ||
4835                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4836                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4837                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4838                                                 alloc_flags, ac,
4839                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4840                                                 &compact_result);
4841                 if (page)
4842                         goto got_pg;
4843
4844                 /*
4845                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4846                  * includes some THP page fault allocations
4847                  */
4848                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4849                         /*
4850                          * If allocating entire pageblock(s) and compaction
4851                          * failed because all zones are below low watermarks
4852                          * or is prohibited because it recently failed at this
4853                          * order, fail immediately unless the allocator has
4854                          * requested compaction and reclaim retry.
4855                          *
4856                          * Reclaim is
4857                          *  - potentially very expensive because zones are far
4858                          *    below their low watermarks or this is part of very
4859                          *    bursty high order allocations,
4860                          *  - not guaranteed to help because isolate_freepages()
4861                          *    may not iterate over freed pages as part of its
4862                          *    linear scan, and
4863                          *  - unlikely to make entire pageblocks free on its
4864                          *    own.
4865                          */
4866                         if (compact_result == COMPACT_SKIPPED ||
4867                             compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4868                                 goto nopage;
4869
4870                         /*
4871                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4872                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4873                          * using async compaction.
4874                          */
4875                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4876                 }
4877         }
4878
4879 retry:
4880         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4881         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4882                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4883
4884         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4885         if (reserve_flags)
4886                 alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, reserve_flags);
4887
4888         /*
4889          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
4890          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
4891          * user oriented.
4892          */
4893         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4894                 ac->nodemask = NULL;
4895                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4896                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
4897         }
4898
4899         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4900         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4901         if (page)
4902                 goto got_pg;
4903
4904         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4905         if (!can_direct_reclaim)
4906                 goto nopage;
4907
4908         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4909         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4910                 goto nopage;
4911
4912         /* Try direct reclaim and then allocating */
4913         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4914                                                         &did_some_progress);
4915         if (page)
4916                 goto got_pg;
4917
4918         /* Try direct compaction and then allocating */
4919         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4920                                         compact_priority, &compact_result);
4921         if (page)
4922                 goto got_pg;
4923
4924         /* Do not loop if specifically requested */
4925         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4926                 goto nopage;
4927
4928         /*
4929          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4930          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4931          */
4932         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4933                 goto nopage;
4934
4935         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4936                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4937                 goto retry;
4938
4939         /*
4940          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4941          * reclaim is not able to make any progress because the current
4942          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4943          * of free memory (see __compaction_suitable)
4944          */
4945         if (did_some_progress > 0 &&
4946                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4947                                 compact_result, &compact_priority,
4948                                 &compaction_retries))
4949                 goto retry;
4950
4951
4952         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4953         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4954                 goto retry_cpuset;
4955
4956         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4957         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4958         if (page)
4959                 goto got_pg;
4960
4961         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4962         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4963             (alloc_flags & ALLOC_OOM ||
4964              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4965                 goto nopage;
4966
4967         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4968         if (did_some_progress) {
4969                 no_progress_loops = 0;
4970                 goto retry;
4971         }
4972
4973 nopage:
4974         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4975         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4976                 goto retry_cpuset;
4977
4978         /*
4979          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4980          * we always retry
4981          */
4982         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4983                 /*
4984                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4985                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4986                  */
4987                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4988                         goto fail;
4989
4990                 /*
4991                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4992                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4993                  * for somebody to do a work for us
4994                  */
4995                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4996
4997                 /*
4998                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4999                  * are not prepared for much so let's warn about these users
5000                  * so that we can identify them and convert them to something
5001                  * else.
5002                  */
5003                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
5004
5005                 /*
5006                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
5007                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
5008                  * could deplete whole memory reserves which would just make
5009                  * the situation worse
5010                  */
5011                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
5012                 if (page)
5013                         goto got_pg;
5014
5015                 cond_resched();
5016                 goto retry;
5017         }
5018 fail:
5019         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
5020                         "page allocation failure: order:%u", order);
5021 got_pg:
5022         return page;
5023 }
5024
5025 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
5026                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
5027                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_gfp,
5028                 unsigned int *alloc_flags)
5029 {
5030         ac->highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5031         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
5032         ac->nodemask = nodemask;
5033         ac->migratetype = gfp_migratetype(gfp_mask);
5034
5035         if (cpusets_enabled()) {
5036                 *alloc_gfp |= __GFP_HARDWALL;
5037                 /*
5038                  * When we are in the interrupt context, it is irrelevant
5039                  * to the current task context. It means that any node ok.
5040                  */
5041                 if (!in_interrupt() && !ac->nodemask)
5042                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5043                 else
5044                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
5045         }
5046
5047         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
5048         fs_reclaim_release(gfp_mask);
5049
5050         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
5051
5052         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
5053                 return false;
5054
5055         *alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, *alloc_flags);
5056
5057         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
5058         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
5059
5060         /*
5061          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
5062          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
5063          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
5064          */
5065         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5066                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5067
5068         return true;
5069 }
5070
5071 /*
5072  * __alloc_pages_bulk - Allocate a number of order-0 pages to a list or array
5073  * @gfp: GFP flags for the allocation
5074  * @preferred_nid: The preferred NUMA node ID to allocate from
5075  * @nodemask: Set of nodes to allocate from, may be NULL
5076  * @nr_pages: The number of pages desired on the list or array
5077  * @page_list: Optional list to store the allocated pages
5078  * @page_array: Optional array to store the pages
5079  *
5080  * This is a batched version of the page allocator that attempts to
5081  * allocate nr_pages quickly. Pages are added to page_list if page_list
5082  * is not NULL, otherwise it is assumed that the page_array is valid.
5083  *
5084  * For lists, nr_pages is the number of pages that should be allocated.
5085  *
5086  * For arrays, only NULL elements are populated with pages and nr_pages
5087  * is the maximum number of pages that will be stored in the array.
5088  *
5089  * Returns the number of pages on the list or array.
5090  */
5091 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
5092                         nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
5093                         struct list_head *page_list,
5094                         struct page **page_array)
5095 {
5096         struct page *page;
5097         unsigned long flags;
5098         struct zone *zone;
5099         struct zoneref *z;
5100         struct per_cpu_pages *pcp;
5101         struct list_head *pcp_list;
5102         struct alloc_context ac;
5103         gfp_t alloc_gfp;
5104         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5105         int nr_populated = 0, nr_account = 0;
5106
5107         if (unlikely(nr_pages <= 0))
5108                 return 0;
5109
5110         /*
5111          * Skip populated array elements to determine if any pages need
5112          * to be allocated before disabling IRQs.
5113          */
5114         while (page_array && nr_populated < nr_pages && page_array[nr_populated])
5115                 nr_populated++;
5116
5117         /* Already populated array? */
5118         if (unlikely(page_array && nr_pages - nr_populated == 0))
5119                 return nr_populated;
5120
5121         /* Use the single page allocator for one page. */
5122         if (nr_pages - nr_populated == 1)
5123                 goto failed;
5124
5125         /* May set ALLOC_NOFRAGMENT, fragmentation will return 1 page. */
5126         gfp &= gfp_allowed_mask;
5127         alloc_gfp = gfp;
5128         if (!prepare_alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_gfp, &alloc_flags))
5129                 return 0;
5130         gfp = alloc_gfp;
5131
5132         /* Find an allowed local zone that meets the low watermark. */
5133         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac.zonelist, ac.highest_zoneidx, ac.nodemask) {
5134                 unsigned long mark;
5135
5136                 if (cpusets_enabled() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
5137                     !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp)) {
5138                         continue;
5139                 }
5140
5141                 if (nr_online_nodes > 1 && zone != ac.preferred_zoneref->zone &&
5142                     zone_to_nid(zone) != zone_to_nid(ac.preferred_zoneref->zone)) {
5143                         goto failed;
5144                 }
5145
5146                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) + nr_pages;
5147                 if (zone_watermark_fast(zone, 0,  mark,
5148                                 zonelist_zone_idx(ac.preferred_zoneref),
5149                                 alloc_flags, gfp)) {
5150                         break;
5151                 }
5152         }
5153
5154         /*
5155          * If there are no allowed local zones that meets the watermarks then
5156          * try to allocate a single page and reclaim if necessary.
5157          */
5158         if (unlikely(!zone))
5159                 goto failed;
5160
5161         /* Attempt the batch allocation */
5162         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
5163         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
5164         pcp_list = &pcp->lists[ac.migratetype];
5165
5166         while (nr_populated < nr_pages) {
5167
5168                 /* Skip existing pages */
5169                 if (page_array && page_array[nr_populated]) {
5170                         nr_populated++;
5171                         continue;
5172                 }
5173
5174                 page = __rmqueue_pcplist(zone, ac.migratetype, alloc_flags,
5175                                                                 pcp, pcp_list);
5176                 if (unlikely(!page)) {
5177                         /* Try and get at least one page */
5178                         if (!nr_populated)
5179                                 goto failed_irq;
5180                         break;
5181                 }
5182                 nr_account++;
5183
5184                 prep_new_page(page, 0, gfp, 0);
5185                 if (page_list)
5186                         list_add(&page->lru, page_list);
5187                 else
5188                         page_array[nr_populated] = page;
5189                 nr_populated++;
5190         }
5191
5192         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
5193
5194         __count_zid_vm_events(PGALLOC, zone_idx(zone), nr_account);
5195         zone_statistics(ac.preferred_zoneref->zone, zone, nr_account);
5196
5197         return nr_populated;
5198
5199 failed_irq:
5200         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
5201
5202 failed:
5203         page = __alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask);
5204         if (page) {
5205                 if (page_list)
5206                         list_add(&page->lru, page_list);
5207                 else
5208                         page_array[nr_populated] = page;
5209                 nr_populated++;
5210         }
5211
5212         return nr_populated;
5213 }
5214 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_pages_bulk);
5215
5216 /*
5217  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
5218  */
5219 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5220                                                         nodemask_t *nodemask)
5221 {
5222         struct page *page;
5223         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5224         gfp_t alloc_gfp; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
5225         struct alloc_context ac = { };
5226
5227         /*
5228          * There are several places where we assume that the order value is sane
5229          * so bail out early if the request is out of bound.
5230          */
5231         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
5232                 WARN_ON_ONCE(!(gfp & __GFP_NOWARN));
5233                 return NULL;
5234         }
5235
5236         gfp &= gfp_allowed_mask;
5237         /*
5238          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
5239          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
5240          * from a particular context which has been marked by
5241          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}. And PF_MEMALLOC_PIN which ensures
5242          * movable zones are not used during allocation.
5243          */
5244         gfp = current_gfp_context(gfp);
5245         alloc_gfp = gfp;
5246         if (!prepare_alloc_pages(gfp, order, preferred_nid, nodemask, &ac,
5247                         &alloc_gfp, &alloc_flags))
5248                 return NULL;
5249
5250         /*
5251          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
5252          * memory until all local zones are considered.
5253          */
5254         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp);
5255
5256         /* First allocation attempt */
5257         page = get_page_from_freelist(alloc_gfp, order, alloc_flags, &ac);
5258         if (likely(page))
5259                 goto out;
5260
5261         alloc_gfp = gfp;
5262         ac.spread_dirty_pages = false;
5263
5264         /*
5265          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
5266          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
5267          */
5268         ac.nodemask = nodemask;
5269
5270         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_gfp, order, &ac);
5271
5272 out:
5273         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT) && page &&
5274             unlikely(__memcg_kmem_charge_page(page, gfp, order) != 0)) {
5275                 __free_pages(page, order);
5276                 page = NULL;
5277         }
5278
5279         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_gfp, ac.migratetype);
5280
5281         return page;
5282 }
5283 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
5284
5285 /*
5286  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
5287  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
5288  * you need to access high mem.
5289  */
5290 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
5291 {
5292         struct page *page;
5293
5294         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
5295         if (!page)
5296                 return 0;
5297         return (unsigned long) page_address(page);
5298 }
5299 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
5300
5301 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
5302 {
5303         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
5304 }
5305 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
5306
5307 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
5308 {
5309         if (order == 0)         /* Via pcp? */
5310                 free_unref_page(page);
5311         else
5312                 __free_pages_ok(page, order, FPI_NONE);
5313 }
5314
5315 /**
5316  * __free_pages - Free pages allocated with alloc_pages().
5317  * @page: The page pointer returned from alloc_pages().
5318  * @order: The order of the allocation.
5319  *
5320  * This function can free multi-page allocations that are not compound
5321  * pages.  It does not check that the @order passed in matches that of
5322  * the allocation, so it is easy to leak memory.  Freeing more memory
5323  * than was allocated will probably emit a warning.
5324  *
5325  * If the last reference to this page is speculative, it will be released
5326  * by put_page() which only frees the first page of a non-compound
5327  * allocation.  To prevent the remaining pages from being leaked, we free
5328  * the subsequent pages here.  If you want to use the page's reference
5329  * count to decide when to free the allocation, you should allocate a
5330  * compound page, and use put_page() instead of __free_pages().
5331  *
5332  * Context: May be called in interrupt context or while holding a normal
5333  * spinlock, but not in NMI context or while holding a raw spinlock.
5334  */
5335 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
5336 {
5337         if (put_page_testzero(page))
5338                 free_the_page(page, order);
5339         else if (!PageHead(page))
5340                 while (order-- > 0)
5341                         free_the_page(page + (1 << order), order);
5342 }
5343 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
5344
5345 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
5346 {
5347         if (addr != 0) {
5348                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
5349                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
5350         }
5351 }
5352
5353 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
5354
5355 /*
5356  * Page Fragment:
5357  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
5358  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
5359  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
5360  *
5361  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
5362  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
5363  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
5364  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
5365  */
5366 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
5367                                              gfp_t gfp_mask)
5368 {
5369         struct page *page = NULL;
5370         gfp_t gfp = gfp_mask;
5371
5372 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5373         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
5374                     __GFP_NOMEMALLOC;
5375         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
5376                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
5377         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
5378 #endif
5379         if (unlikely(!page))
5380                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
5381
5382         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
5383
5384         return page;
5385 }
5386
5387 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
5388 {
5389         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
5390
5391         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
5392                 free_the_page(page, compound_order(page));
5393 }
5394 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
5395
5396 void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
5397                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
5398                       unsigned int align_mask)
5399 {
5400         unsigned int size = PAGE_SIZE;
5401         struct page *page;
5402         int offset;
5403
5404         if (unlikely(!nc->va)) {
5405 refill:
5406                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
5407                 if (!page)
5408                         return NULL;
5409
5410 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5411                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5412                 size = nc->size;
5413 #endif
5414                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
5415                  * This would break get_page_unless_zero() users.
5416                  */
5417                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
5418
5419                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5420                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
5421                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5422                 nc->offset = size;
5423         }
5424
5425         offset = nc->offset - fragsz;
5426         if (unlikely(offset < 0)) {
5427                 page = virt_to_page(nc->va);
5428
5429                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
5430                         goto refill;
5431
5432                 if (unlikely(nc->pfmemalloc)) {
5433                         free_the_page(page, compound_order(page));
5434                         goto refill;
5435                 }
5436
5437 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5438                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5439                 size = nc->size;
5440 #endif
5441                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
5442                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
5443
5444                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5445                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5446                 offset = size - fragsz;
5447         }
5448
5449         nc->pagecnt_bias--;
5450         offset &= align_mask;
5451         nc->offset = offset;
5452
5453         return nc->va + offset;
5454 }
5455 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc_align);
5456
5457 /*
5458  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
5459  */
5460 void page_frag_free(void *addr)
5461 {
5462         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
5463
5464         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
5465                 free_the_page(page, compound_order(page));
5466 }
5467 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
5468
5469 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
5470                 size_t size)
5471 {
5472         if (addr) {
5473                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
5474                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
5475
5476                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
5477                 while (used < alloc_end) {
5478                         free_page(used);
5479                         used += PAGE_SIZE;
5480                 }
5481         }
5482         return (void *)addr;
5483 }
5484
5485 /**
5486  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
5487  * @size: the number of bytes to allocate
5488  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5489  *
5490  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
5491  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
5492  * allocate memory in power-of-two pages.
5493  *
5494  * This function is also limited by MAX_ORDER.
5495  *
5496  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
5497  *
5498  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5499  */
5500 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
5501 {
5502         unsigned int order = get_order(size);
5503         unsigned long addr;
5504
5505         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
5506                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
5507
5508         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
5509         return make_alloc_exact(addr, order, size);
5510 }
5511 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
5512
5513 /**
5514  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
5515  *                         pages on a node.
5516  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
5517  * @size: the number of bytes to allocate
5518  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5519  *
5520  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
5521  * back.
5522  *
5523  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5524  */
5525 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
5526 {
5527         unsigned int order = get_order(size);
5528         struct page *p;
5529
5530         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
5531                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
5532
5533         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
5534         if (!p)
5535                 return NULL;
5536         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
5537 }
5538
5539 /**
5540  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
5541  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
5542  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
5543  *
5544  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
5545  */
5546 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
5547 {
5548         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
5549         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
5550
5551         while (addr < end) {
5552                 free_page(addr);
5553                 addr += PAGE_SIZE;
5554         }
5555 }
5556 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
5557
5558 /**
5559  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
5560  * @offset: The zone index of the highest zone
5561  *
5562  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
5563  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
5564  * zone, the number of pages is calculated as:
5565  *
5566  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
5567  *
5568  * Return: number of pages beyond high watermark.
5569  */
5570 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
5571 {
5572         struct zoneref *z;
5573         struct zone *zone;
5574
5575         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
5576         unsigned long sum = 0;
5577
5578         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
5579
5580         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
5581                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
5582                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
5583                 if (size > high)
5584                         sum += size - high;
5585         }
5586
5587         return sum;
5588 }
5589
5590 /**
5591  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
5592  *
5593  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
5594  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
5595  *
5596  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
5597  * ZONE_NORMAL.
5598  */
5599 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
5600 {
5601         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
5602 }
5603 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
5604
5605 static inline void show_node(struct zone *zone)
5606 {
5607         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5608                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5609 }
5610
5611 long si_mem_available(void)
5612 {
5613         long available;
5614         unsigned long pagecache;
5615         unsigned long wmark_low = 0;
5616         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5617         unsigned long reclaimable;
5618         struct zone *zone;
5619         int lru;
5620
5621         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5622                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5623
5624         for_each_zone(zone)
5625                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5626
5627         /*
5628          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5629          * without causing swapping.
5630          */
5631         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5632
5633         /*
5634          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5635          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
5636          * low watermark worth of cache, needs to stay.
5637          */
5638         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5639         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5640         available += pagecache;
5641
5642         /*
5643          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5644          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5645          * low watermark.
5646          */
5647         reclaimable = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
5648                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5649         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5650
5651         if (available < 0)
5652                 available = 0;
5653         return available;
5654 }
5655 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5656
5657 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5658 {
5659         val->totalram = totalram_pages();
5660         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5661         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5662         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5663         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5664         val->freehigh = nr_free_highpages();
5665         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5666 }
5667
5668 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5669
5670 #ifdef CONFIG_NUMA
5671 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5672 {
5673         int zone_type;          /* needs to be signed */
5674         unsigned long managed_pages = 0;
5675         unsigned long managed_highpages = 0;
5676         unsigned long free_highpages = 0;
5677         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5678
5679         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5680                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5681         val->totalram = managed_pages;
5682         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5683         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5684 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5685         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5686                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5687
5688                 if (is_highmem(zone)) {
5689                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5690                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5691                 }
5692         }
5693         val->totalhigh = managed_highpages;
5694         val->freehigh = free_highpages;
5695 #else
5696         val->totalhigh = managed_highpages;
5697         val->freehigh = free_highpages;
5698 #endif
5699         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5700 }
5701 #endif
5702
5703 /*
5704  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5705  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5706  */
5707 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5708 {
5709         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5710                 return false;
5711
5712         /*
5713          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5714          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5715          * have to be precise here.
5716          */
5717         if (!nodemask)
5718                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5719
5720         return !node_isset(nid, *nodemask);
5721 }
5722
5723 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5724
5725 static void show_migration_types(unsigned char type)
5726 {
5727         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5728                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5729                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5730                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5731                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5732 #ifdef CONFIG_CMA
5733                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5734 #endif
5735 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5736                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5737 #endif
5738         };
5739         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5740         char *p = tmp;
5741         int i;
5742
5743         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5744                 if (type & (1 << i))
5745                         *p++ = types[i];
5746         }
5747
5748         *p = '\0';
5749         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5750 }
5751
5752 /*
5753  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5754  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5755  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5756  *
5757  * Bits in @filter:
5758  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5759  *   cpuset.
5760  */
5761 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5762 {
5763         unsigned long free_pcp = 0;
5764         int cpu;
5765         struct zone *zone;
5766         pg_data_t *pgdat;
5767
5768         for_each_populated_zone(zone) {
5769                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5770                         continue;
5771
5772                 for_each_online_cpu(cpu)
5773                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
5774         }
5775
5776         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5777                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5778                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu\n"
5779                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5780                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5781                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5782                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5783                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5784                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5785                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5786                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5787                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5788                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5789                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5790                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5791                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B),
5792                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B),
5793                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5794                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5795                 global_node_page_state(NR_PAGETABLE),
5796                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5797                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5798                 free_pcp,
5799                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5800
5801         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5802                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5803                         continue;
5804
5805                 printk("Node %d"
5806                         " active_anon:%lukB"
5807                         " inactive_anon:%lukB"
5808                         " active_file:%lukB"
5809                         " inactive_file:%lukB"
5810                         " unevictable:%lukB"
5811                         " isolated(anon):%lukB"
5812                         " isolated(file):%lukB"
5813                         " mapped:%lukB"
5814                         " dirty:%lukB"
5815                         " writeback:%lukB"
5816                         " shmem:%lukB"
5817 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5818                         " shmem_thp: %lukB"
5819                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5820                         " anon_thp: %lukB"
5821 #endif
5822                         " writeback_tmp:%lukB"
5823                         " kernel_stack:%lukB"
5824 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
5825                         " shadow_call_stack:%lukB"
5826 #endif
5827                         " pagetables:%lukB"
5828                         " all_unreclaimable? %s"
5829                         "\n",
5830                         pgdat->node_id,
5831                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5832                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5833                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5834                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5835                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5836                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5837                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5838                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5839                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5840                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5841                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5842 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5843                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS)),
5844                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)),
5845                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS)),
5846 #endif
5847                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5848                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_STACK_KB),
5849 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
5850                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_SCS_KB),
5851 #endif
5852                         K(node_page_state(pgdat, NR_PAGETABLE)),
5853                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5854                                 "yes" : "no");
5855         }
5856
5857         for_each_populated_zone(zone) {
5858                 int i;
5859
5860                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5861                         continue;
5862
5863                 free_pcp = 0;
5864                 for_each_online_cpu(cpu)
5865                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
5866
5867                 show_node(zone);
5868                 printk(KERN_CONT
5869                         "%s"
5870                         " free:%lukB"
5871                         " min:%lukB"
5872                         " low:%lukB"
5873                         " high:%lukB"
5874                         " reserved_highatomic:%luKB"
5875                         " active_anon:%lukB"
5876                         " inactive_anon:%lukB"
5877                         " active_file:%lukB"
5878                         " inactive_file:%lukB"
5879                         " unevictable:%lukB"
5880                         " writepending:%lukB"
5881                         " present:%lukB"
5882                         " managed:%lukB"
5883                         " mlocked:%lukB"
5884                         " bounce:%lukB"
5885                         " free_pcp:%lukB"
5886                         " local_pcp:%ukB"
5887                         " free_cma:%lukB"
5888                         "\n",
5889                         zone->name,
5890                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
5891                         K(min_wmark_pages(zone)),
5892                         K(low_wmark_pages(zone)),
5893                         K(high_wmark_pages(zone)),
5894                         K(zone->nr_reserved_highatomic),
5895                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
5896                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
5897                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
5898                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
5899                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
5900                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
5901                         K(zone->present_pages),
5902                         K(zone_managed_pages(zone)),
5903                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
5904                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
5905                         K(free_pcp),
5906                         K(this_cpu_read(zone->per_cpu_pageset->count)),
5907                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
5908                 printk("lowmem_reserve[]:");
5909                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
5910                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
5911                 printk(KERN_CONT "\n");
5912         }
5913
5914         for_each_populated_zone(zone) {
5915                 unsigned int order;
5916                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
5917                 unsigned char types[MAX_ORDER];
5918
5919                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5920                         continue;
5921                 show_node(zone);
5922                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
5923
5924                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5925                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5926                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
5927                         int type;
5928
5929                         nr[order] = area->nr_free;
5930                         total += nr[order] << order;
5931
5932                         types[order] = 0;
5933                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
5934                                 if (!free_area_empty(area, type))
5935                                         types[order] |= 1 << type;
5936                         }
5937                 }
5938                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5939                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5940                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
5941                                nr[order], K(1UL) << order);
5942                         if (nr[order])
5943                                 show_migration_types(types[order]);
5944                 }
5945                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
5946         }
5947
5948         hugetlb_show_meminfo();
5949
5950         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
5951
5952         show_swap_cache_info();
5953 }
5954
5955 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
5956 {
5957         zoneref->zone = zone;
5958         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
5959 }
5960
5961 /*
5962  * Builds allocation fallback zone lists.
5963  *
5964  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
5965  */
5966 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
5967 {
5968         struct zone *zone;
5969         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
5970         int nr_zones = 0;
5971
5972         do {
5973                 zone_type--;
5974                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
5975                 if (managed_zone(zone)) {
5976                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
5977                         check_highest_zone(zone_type);
5978                 }
5979         } while (zone_type);
5980
5981         return nr_zones;
5982 }
5983
5984 #ifdef CONFIG_NUMA
5985
5986 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
5987 {
5988         /*
5989          * We used to support different zonelists modes but they turned
5990          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
5991          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
5992          * not fail it silently
5993          */
5994         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
5995                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
5996                 return -EINVAL;
5997         }
5998         return 0;
5999 }
6000
6001 char numa_zonelist_order[] = "Node";
6002
6003 /*
6004  * sysctl handler for numa_zonelist_order
6005  */
6006 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
6007                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6008 {
6009         if (write)
6010                 return __parse_numa_zonelist_order(buffer);
6011         return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
6012 }
6013
6014
6015 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
6016 static int node_load[MAX_NUMNODES];
6017
6018 /**
6019  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
6020  * @node: node whose fallback list we're appending
6021  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
6022  *
6023  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
6024  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
6025  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
6026  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
6027  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
6028  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
6029  * on them otherwise.
6030  *
6031  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
6032  */
6033 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
6034 {
6035         int n, val;
6036         int min_val = INT_MAX;
6037         int best_node = NUMA_NO_NODE;
6038
6039         /* Use the local node if we haven't already */
6040         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
6041                 node_set(node, *used_node_mask);
6042                 return node;
6043         }
6044
6045         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
6046
6047                 /* Don't want a node to appear more than once */
6048                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
6049                         continue;
6050
6051                 /* Use the distance array to find the distance */
6052                 val = node_distance(node, n);
6053
6054                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
6055                 val += (n < node);
6056
6057                 /* Give preference to headless and unused nodes */
6058                 if (!cpumask_empty(cpumask_of_node(n)))
6059                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
6060
6061                 /* Slight preference for less loaded node */
6062                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
6063                 val += node_load[n];
6064
6065                 if (val < min_val) {
6066                         min_val = val;
6067                         best_node = n;
6068                 }
6069         }
6070
6071         if (best_node >= 0)
6072                 node_set(best_node, *used_node_mask);
6073
6074         return best_node;
6075 }
6076
6077
6078 /*
6079  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
6080  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
6081  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
6082  */
6083 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
6084                 unsigned nr_nodes)
6085 {
6086         struct zoneref *zonerefs;
6087         int i;
6088
6089         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6090
6091         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
6092                 int nr_zones;
6093
6094                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
6095
6096                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
6097                 zonerefs += nr_zones;
6098         }
6099         zonerefs->zone = NULL;
6100         zonerefs->zone_idx = 0;
6101 }
6102
6103 /*
6104  * Build gfp_thisnode zonelists
6105  */
6106 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6107 {
6108         struct zoneref *zonerefs;
6109         int nr_zones;
6110
6111         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
6112         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6113         zonerefs += nr_zones;
6114         zonerefs->zone = NULL;
6115         zonerefs->zone_idx = 0;
6116 }
6117
6118 /*
6119  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
6120  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
6121  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
6122  * may still exist in local DMA zone.
6123  */
6124
6125 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6126 {
6127         static int node_order[MAX_NUMNODES];
6128         int node, load, nr_nodes = 0;
6129         nodemask_t used_mask = NODE_MASK_NONE;
6130         int local_node, prev_node;
6131
6132         /* NUMA-aware ordering of nodes */
6133         local_node = pgdat->node_id;
6134         load = nr_online_nodes;
6135         prev_node = local_node;
6136
6137         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
6138         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
6139                 /*
6140                  * We don't want to pressure a particular node.
6141                  * So adding penalty to the first node in same
6142                  * distance group to make it round-robin.
6143                  */
6144                 if (node_distance(local_node, node) !=
6145                     node_distance(local_node, prev_node))
6146                         node_load[node] = load;
6147
6148                 node_order[nr_nodes++] = node;
6149                 prev_node = node;
6150                 load--;
6151         }
6152
6153         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
6154         build_thisnode_zonelists(pgdat);
6155 }
6156
6157 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6158 /*
6159  * Return node id of node used for "local" allocations.
6160  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
6161  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
6162  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
6163  */
6164 int local_memory_node(int node)
6165 {
6166         struct zoneref *z;
6167
6168         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
6169                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
6170                                    NULL);
6171         return zone_to_nid(z->zone);
6172 }
6173 #endif
6174
6175 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
6176 static void setup_min_slab_ratio(void);
6177 #else   /* CONFIG_NUMA */
6178
6179 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6180 {
6181         int node, local_node;
6182         struct zoneref *zonerefs;
6183         int nr_zones;
6184
6185         local_node = pgdat->node_id;
6186
6187         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6188         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6189         zonerefs += nr_zones;
6190
6191         /*
6192          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
6193          * of all the other nodes.
6194          * We don't want to pressure a particular node, so when
6195          * building the zones for node N, we make sure that the
6196          * zones coming right after the local ones are those from
6197          * node N+1 (modulo N)
6198          */
6199         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
6200                 if (!node_online(node))
6201                         continue;
6202                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6203                 zonerefs += nr_zones;
6204         }
6205         for (node = 0; node < local_node; node++) {
6206                 if (!node_online(node))
6207                         continue;
6208                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6209                 zonerefs += nr_zones;
6210         }
6211
6212         zonerefs->zone = NULL;
6213         zonerefs->zone_idx = 0;
6214 }
6215
6216 #endif  /* CONFIG_NUMA */
6217
6218 /*
6219  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
6220  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
6221  * that an item put on a list will immediately be handed over to
6222  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
6223  * with interrupts disabled.
6224  *
6225  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
6226  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
6227  * hotplugged processors.
6228  *
6229  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
6230  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
6231  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
6232  */
6233 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats);
6234 /* These effectively disable the pcplists in the boot pageset completely */
6235 #define BOOT_PAGESET_HIGH       0
6236 #define BOOT_PAGESET_BATCH      1
6237 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pages, boot_pageset);
6238 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_zonestat, boot_zonestats);
6239 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
6240
6241 static void __build_all_zonelists(void *data)
6242 {
6243         int nid;
6244         int __maybe_unused cpu;
6245         pg_data_t *self = data;
6246         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
6247
6248         spin_lock(&lock);
6249
6250 #ifdef CONFIG_NUMA
6251         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
6252 #endif
6253
6254         /*
6255          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
6256          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
6257          */
6258         if (self && !node_online(self->node_id)) {
6259                 build_zonelists(self);
6260         } else {
6261                 for_each_online_node(nid) {
6262                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6263
6264                         build_zonelists(pgdat);
6265                 }
6266
6267 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6268                 /*
6269                  * We now know the "local memory node" for each node--
6270                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
6271                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
6272                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
6273                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
6274                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
6275                  */
6276                 for_each_online_cpu(cpu)
6277                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
6278 #endif
6279         }
6280
6281         spin_unlock(&lock);
6282 }
6283
6284 static noinline void __init
6285 build_all_zonelists_init(void)
6286 {
6287         int cpu;
6288
6289         __build_all_zonelists(NULL);
6290
6291         /*
6292          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
6293          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
6294          * each zone will be allocated later when the per cpu
6295          * allocator is available.
6296          *
6297          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
6298          * cpus if the system is already booted because the pagesets
6299          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
6300          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
6301          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
6302          * (a chicken-egg dilemma).
6303          */
6304         for_each_possible_cpu(cpu)
6305                 per_cpu_pages_init(&per_cpu(boot_pageset, cpu), &per_cpu(boot_zonestats, cpu));
6306
6307         mminit_verify_zonelist();
6308         cpuset_init_current_mems_allowed();
6309 }
6310
6311 /*
6312  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
6313  *
6314  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
6315  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
6316  */
6317 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6318 {
6319         unsigned long vm_total_pages;
6320
6321         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
6322                 build_all_zonelists_init();
6323         } else {
6324                 __build_all_zonelists(pgdat);
6325                 /* cpuset refresh routine should be here */
6326         }
6327         /* Get the number of free pages beyond high watermark in all zones. */
6328         vm_total_pages = nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
6329         /*
6330          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
6331          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
6332          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
6333          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
6334          * disabled and enable it later
6335          */
6336         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
6337                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
6338         else
6339                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
6340
6341         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
6342                 nr_online_nodes,
6343                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
6344                 vm_total_pages);
6345 #ifdef CONFIG_NUMA
6346         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
6347 #endif
6348 }
6349
6350 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
6351 static bool __meminit
6352 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
6353 {
6354         static struct memblock_region *r;
6355
6356         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
6357                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
6358                         for_each_mem_region(r) {
6359                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
6360                                         break;
6361                         }
6362                 }
6363                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
6364                     memblock_is_mirror(r)) {
6365                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
6366                         return true;
6367                 }
6368         }
6369         return false;
6370 }
6371
6372 /*
6373  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
6374  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
6375  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
6376  *
6377  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
6378  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
6379  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
6380  */
6381 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
6382                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
6383                 enum meminit_context context,
6384                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
6385 {
6386         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
6387         struct page *page;
6388
6389         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
6390                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
6391
6392 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6393         /*
6394          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
6395          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
6396          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
6397          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
6398          * the hotplug lock.
6399          */
6400         if (zone == ZONE_DEVICE) {
6401                 if (!altmap)
6402                         return;
6403
6404                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
6405                         start_pfn += altmap->reserve;
6406                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6407         }
6408 #endif
6409
6410         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
6411                 /*
6412                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
6413                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
6414                  */
6415                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
6416                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
6417                                 continue;
6418                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn))
6419                                 break;
6420                 }
6421
6422                 page = pfn_to_page(pfn);
6423                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
6424                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
6425                         __SetPageReserved(page);
6426
6427                 /*
6428                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
6429                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
6430                  * over the place during system boot.
6431                  */
6432                 if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6433                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
6434                         cond_resched();
6435                 }
6436                 pfn++;
6437         }
6438 }
6439
6440 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6441 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
6442                                    unsigned long start_pfn,
6443                                    unsigned long nr_pages,
6444                                    struct dev_pagemap *pgmap)
6445 {
6446         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
6447         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6448         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
6449         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
6450         unsigned long start = jiffies;
6451         int nid = pgdat->node_id;
6452
6453         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx(zone) != ZONE_DEVICE))
6454                 return;
6455
6456         /*
6457          * The call to memmap_init should have already taken care
6458          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
6459          * the end of that region and start processing the device pages.
6460          */
6461         if (altmap) {
6462                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6463                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
6464         }
6465
6466         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
6467                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6468
6469                 __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
6470
6471                 /*
6472                  * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
6473                  * phase for it to be fully associated with a zone.
6474                  *
6475                  * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
6476                  * the flag as we are still initializing the pages.
6477                  */
6478                 __SetPageReserved(page);
6479
6480                 /*
6481                  * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
6482                  * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
6483                  * ever freed or placed on a driver-private list.
6484                  */
6485                 page->pgmap = pgmap;
6486                 page->zone_device_data = NULL;
6487
6488                 /*
6489                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
6490                  * movable at startup. This will force kernel allocations
6491                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
6492                  * the address space during boot when many long-lived
6493                  * kernel allocations are made.
6494                  *
6495                  * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
6496                  * because this is done early in section_activate()
6497                  */
6498                 if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6499                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
6500                         cond_resched();
6501                 }
6502         }
6503
6504         pr_info("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
6505                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
6506 }
6507
6508 #endif
6509 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
6510 {
6511         unsigned int order, t;
6512         for_each_migratetype_order(order, t) {
6513                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
6514                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
6515         }
6516 }
6517
6518 #if !defined(CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP)
6519 /*
6520  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
6521  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
6522  * memmap_init_zone_range().
6523  *
6524  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
6525  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
6526  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
6527  *   arbitrary section size
6528  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
6529  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
6530  *   nicely with memmap sections
6531  *
6532  * Explicitly initialize those struct pages so that:
6533  * - PG_Reserved is set
6534  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
6535  *   hole is in the middle of a zone
6536  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
6537  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
6538  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
6539  *   section that will be appended to the zone/node below.
6540  */
6541 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
6542                                           unsigned long epfn,
6543                                           int zone, int node)
6544 {
6545         unsigned long pfn;
6546         u64 pgcnt = 0;
6547
6548         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6549                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6550                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6551                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6552                         continue;
6553                 }
6554                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
6555                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
6556                 pgcnt++;
6557         }
6558
6559         if (pgcnt)
6560                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges",
6561                         node, zone_names[zone], pgcnt);
6562 }
6563 #else
6564 static inline void init_unavailable_range(unsigned long spfn,
6565                                           unsigned long epfn,
6566                                           int zone, int node)
6567 {
6568 }
6569 #endif
6570
6571 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
6572                                           unsigned long start_pfn,
6573                                           unsigned long end_pfn,
6574                                           unsigned long *hole_pfn)
6575 {
6576         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6577         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
6578         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
6579
6580         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6581         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6582
6583         if (start_pfn >= end_pfn)
6584                 return;
6585
6586         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
6587                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
6588
6589         if (*hole_pfn < start_pfn)
6590                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
6591
6592         *hole_pfn = end_pfn;
6593 }
6594
6595 static void __init memmap_init(void)
6596 {
6597         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6598         unsigned long hole_pfn = 0;
6599         int i, j, zone_id, nid;
6600
6601         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6602                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
6603
6604                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6605                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
6606
6607                         if (!populated_zone(zone))
6608                                 continue;
6609
6610                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
6611                                                &hole_pfn);
6612                         zone_id = j;
6613                 }
6614         }
6615
6616 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6617         /*
6618          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
6619          * section_end].
6620          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
6621          * node.
6622          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
6623          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
6624          * for FLATMEM it is a nop anyway
6625          */
6626         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
6627         if (hole_pfn < end_pfn)
6628 #endif
6629                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
6630 }
6631
6632 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
6633 {
6634 #ifdef CONFIG_MMU
6635         int batch;
6636
6637         /*
6638          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
6639          * size of the zone.
6640          */
6641         batch = zone_managed_pages(zone) / 1024;
6642         /* But no more than a meg. */
6643         if (batch * PAGE_SIZE > 1024 * 1024)
6644                 batch = (1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
6645         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
6646         if (batch < 1)
6647                 batch = 1;
6648
6649         /*
6650          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
6651          * of 2 value was found to be more likely to have
6652          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
6653          *
6654          * For example if 2 tasks are alternately allocating
6655          * batches of pages, one task can end up with a lot
6656          * of pages of one half of the possible page colors
6657          * and the other with pages of the other colors.
6658          */
6659         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
6660
6661         return batch;
6662
6663 #else
6664         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
6665          * conditions.
6666          *
6667          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
6668          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
6669          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
6670          *
6671          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
6672          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
6673          * can be a significant delay between the individual batches being
6674          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
6675          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
6676          */
6677         return 0;
6678 #endif
6679 }
6680
6681 /*
6682  * pcp->high and pcp->batch values are related and generally batch is lower
6683  * than high. They are also related to pcp->count such that count is lower
6684  * than high, and as soon as it reaches high, the pcplist is flushed.
6685  *
6686  * However, guaranteeing these relations at all times would require e.g. write
6687  * barriers here but also careful usage of read barriers at the read side, and
6688  * thus be prone to error and bad for performance. Thus the update only prevents
6689  * store tearing. Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they
6690  * can cope with those fields changing asynchronously, and fully trust only the
6691  * pcp->count field on the local CPU with interrupts disabled.
6692  *
6693  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
6694  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
6695  * exist).
6696  */
6697 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
6698                 unsigned long batch)
6699 {
6700         WRITE_ONCE(pcp->batch, batch);
6701         WRITE_ONCE(pcp->high, high);
6702 }
6703
6704 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats)
6705 {
6706         int migratetype;
6707
6708         memset(pcp, 0, sizeof(*pcp));
6709         memset(pzstats, 0, sizeof(*pzstats));
6710
6711         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
6712                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
6713
6714         /*
6715          * Set batch and high values safe for a boot pageset. A true percpu
6716          * pageset's initialization will update them subsequently. Here we don't
6717          * need to be as careful as pageset_update() as nobody can access the
6718          * pageset yet.
6719          */
6720         pcp->high = BOOT_PAGESET_HIGH;
6721         pcp->batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
6722 }
6723
6724 static void __zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, unsigned long high,
6725                 unsigned long batch)
6726 {
6727         struct per_cpu_pages *pcp;
6728         int cpu;
6729
6730         for_each_possible_cpu(cpu) {
6731                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
6732                 pageset_update(pcp, high, batch);
6733         }
6734 }
6735
6736 /*
6737  * Calculate and set new high and batch values for all per-cpu pagesets of a
6738  * zone, based on the zone's size and the percpu_pagelist_fraction sysctl.
6739  */
6740 static void zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone)
6741 {
6742         unsigned long new_high, new_batch;
6743
6744         if (percpu_pagelist_fraction) {
6745                 new_high = zone_managed_pages(zone) / percpu_pagelist_fraction;
6746                 new_batch = max(1UL, new_high / 4);
6747                 if ((new_high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
6748                         new_batch = PAGE_SHIFT * 8;
6749         } else {
6750                 new_batch = zone_batchsize(zone);
6751                 new_high = 6 * new_batch;
6752                 new_batch = max(1UL, 1 * new_batch);
6753         }
6754
6755         if (zone->pageset_high == new_high &&
6756             zone->pageset_batch == new_batch)
6757                 return;
6758
6759         zone->pageset_high = new_high;
6760         zone->pageset_batch = new_batch;
6761
6762         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, new_high, new_batch);
6763 }
6764
6765 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
6766 {
6767         int cpu;
6768
6769         /* Size may be 0 on !SMP && !NUMA */
6770         if (sizeof(struct per_cpu_zonestat) > 0)
6771                 zone->per_cpu_zonestats = alloc_percpu(struct per_cpu_zonestat);
6772
6773         zone->per_cpu_pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pages);
6774         for_each_possible_cpu(cpu) {
6775                 struct per_cpu_pages *pcp;
6776                 struct per_cpu_zonestat *pzstats;
6777
6778                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
6779                 pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
6780                 per_cpu_pages_init(pcp, pzstats);
6781         }
6782
6783         zone_set_pageset_high_and_batch(zone);
6784 }
6785
6786 /*
6787  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
6788  * Before this call only boot pagesets were available.
6789  */
6790 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
6791 {
6792         struct pglist_data *pgdat;
6793         struct zone *zone;
6794         int __maybe_unused cpu;
6795
6796         for_each_populated_zone(zone)
6797                 setup_zone_pageset(zone);
6798
6799 #ifdef CONFIG_NUMA
6800         /*
6801          * Unpopulated zones continue using the boot pagesets.
6802          * The numa stats for these pagesets need to be reset.
6803          * Otherwise, they will end up skewing the stats of
6804          * the nodes these zones are associated with.
6805          */
6806         for_each_possible_cpu(cpu) {
6807                 struct per_cpu_zonestat *pzstats = &per_cpu(boot_zonestats, cpu);
6808                 memset(pzstats->vm_numa_event, 0,
6809                        sizeof(pzstats->vm_numa_event));
6810         }
6811 #endif
6812
6813         for_each_online_pgdat(pgdat)
6814                 pgdat->per_cpu_nodestats =
6815                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
6816 }
6817
6818 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
6819 {
6820         /*
6821          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
6822          * relies on the ability of the linker to provide the
6823          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
6824          */
6825         zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
6826         zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
6827         zone->pageset_high = BOOT_PAGESET_HIGH;
6828         zone->pageset_batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
6829
6830         if (populated_zone(zone))
6831                 pr_debug("  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n", zone->name,
6832                          zone->present_pages, zone_batchsize(zone));
6833 }
6834
6835 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
6836                                         unsigned long zone_start_pfn,
6837                                         unsigned long size)
6838 {
6839         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6840         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
6841
6842         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
6843                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
6844
6845         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6846
6847         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
6848                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
6849                         pgdat->node_id,
6850                         (unsigned long)zone_idx(zone),
6851                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
6852
6853         zone_init_free_lists(zone);
6854         zone->initialized = 1;
6855 }
6856
6857 /**
6858  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
6859  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
6860  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
6861  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
6862  *
6863  * It returns the start and end page frame of a node based on information
6864  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
6865  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
6866  * PFNs will be 0.
6867  */
6868 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
6869                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
6870 {
6871         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
6872         int i;
6873
6874         *start_pfn = -1UL;
6875         *end_pfn = 0;
6876
6877         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
6878                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
6879                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
6880         }
6881
6882         if (*start_pfn == -1UL)
6883                 *start_pfn = 0;
6884 }
6885
6886 /*
6887  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
6888  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
6889  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
6890  */
6891 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
6892 {
6893         int zone_index;
6894         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
6895                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
6896                         continue;
6897
6898                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
6899                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
6900                         break;
6901         }
6902
6903         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
6904         movable_zone = zone_index;
6905 }
6906
6907 /*
6908  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
6909  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
6910  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
6911  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
6912  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
6913  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
6914  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
6915  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
6916  */
6917 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
6918                                         unsigned long zone_type,
6919                                         unsigned long node_start_pfn,
6920                                         unsigned long node_end_pfn,
6921                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6922                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6923 {
6924         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
6925         if (zone_movable_pfn[nid]) {
6926                 /* Size ZONE_MOVABLE */
6927                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
6928                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6929                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
6930                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
6931
6932                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
6933                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
6934                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
6935                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
6936                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6937
6938                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
6939                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
6940                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
6941         }
6942 }
6943
6944 /*
6945  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
6946  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
6947  */
6948 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6949                                         unsigned long zone_type,
6950                                         unsigned long node_start_pfn,
6951                                         unsigned long node_end_pfn,
6952                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6953                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6954 {
6955         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6956         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6957         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6958         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6959                 return 0;
6960
6961         /* Get the start and end of the zone */
6962         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6963         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6964         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6965                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
6966                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6967
6968         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
6969         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
6970                 return 0;
6971
6972         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
6973         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
6974         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
6975
6976         /* Return the spanned pages */
6977         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
6978 }
6979
6980 /*
6981  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
6982  * then all holes in the requested range will be accounted for.
6983  */
6984 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
6985                                 unsigned long range_start_pfn,
6986                                 unsigned long range_end_pfn)
6987 {
6988         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
6989         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6990         int i;
6991
6992         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6993                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6994                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6995                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
6996         }
6997         return nr_absent;
6998 }
6999
7000 /**
7001  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
7002  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
7003  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
7004  *
7005  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
7006  */
7007 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
7008                                                         unsigned long end_pfn)
7009 {
7010         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
7011 }
7012
7013 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
7014 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
7015                                         unsigned long zone_type,
7016                                         unsigned long node_start_pfn,
7017                                         unsigned long node_end_pfn)
7018 {
7019         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7020         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7021         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7022         unsigned long nr_absent;
7023
7024         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7025         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7026                 return 0;
7027
7028         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7029         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7030
7031         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7032                         node_start_pfn, node_end_pfn,
7033                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
7034         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7035
7036         /*
7037          * ZONE_MOVABLE handling.
7038          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
7039          * and vice versa.
7040          */
7041         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
7042                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7043                 struct memblock_region *r;
7044
7045                 for_each_mem_region(r) {
7046                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
7047                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7048                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
7049                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7050
7051                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
7052                             memblock_is_mirror(r))
7053                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7054
7055                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
7056                             !memblock_is_mirror(r))
7057                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7058                 }
7059         }
7060
7061         return nr_absent;
7062 }
7063
7064 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
7065                                                 unsigned long node_start_pfn,
7066                                                 unsigned long node_end_pfn)
7067 {
7068         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
7069         enum zone_type i;
7070
7071         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7072                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7073                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7074                 unsigned long spanned, absent;
7075                 unsigned long size, real_size;
7076
7077                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7078                                                      node_start_pfn,
7079                                                      node_end_pfn,
7080                                                      &zone_start_pfn,
7081                                                      &zone_end_pfn);
7082                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7083                                                    node_start_pfn,
7084                                                    node_end_pfn);
7085
7086                 size = spanned;
7087                 real_size = size - absent;
7088
7089                 if (size)
7090                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7091                 else
7092                         zone->zone_start_pfn = 0;
7093                 zone->spanned_pages = size;
7094                 zone->present_pages = real_size;
7095
7096                 totalpages += size;
7097                 realtotalpages += real_size;
7098         }
7099
7100         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
7101         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
7102         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
7103 }
7104
7105 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
7106 /*
7107  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
7108  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
7109  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
7110  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
7111  * bytes.
7112  */
7113 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
7114 {
7115         unsigned long usemapsize;
7116
7117         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
7118         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
7119         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
7120         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
7121         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
7122
7123         return usemapsize / 8;
7124 }
7125
7126 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
7127 {
7128         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
7129                                                zone->spanned_pages);
7130         zone->pageblock_flags = NULL;
7131         if (usemapsize) {
7132                 zone->pageblock_flags =
7133                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
7134                                             zone_to_nid(zone));
7135                 if (!zone->pageblock_flags)
7136                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
7137                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
7138         }
7139 }
7140 #else
7141 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
7142 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
7143
7144 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
7145
7146 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
7147 void __init set_pageblock_order(void)
7148 {
7149         unsigned int order;
7150
7151         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
7152         if (pageblock_order)
7153                 return;
7154
7155         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
7156                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
7157         else
7158                 order = MAX_ORDER - 1;
7159
7160         /*
7161          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
7162          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
7163          * powerpc.
7164          */
7165         pageblock_order = order;
7166 }
7167 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7168
7169 /*
7170  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
7171  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
7172  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
7173  * the kernel config
7174  */
7175 void __init set_pageblock_order(void)
7176 {
7177 }
7178
7179 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7180
7181 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
7182                                                 unsigned long present_pages)
7183 {
7184         unsigned long pages = spanned_pages;
7185
7186         /*
7187          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
7188          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
7189          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
7190          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
7191          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
7192          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
7193          */
7194         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
7195             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
7196                 pages = present_pages;
7197
7198         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
7199 }
7200
7201 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
7202 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
7203 {
7204         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
7205
7206         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
7207         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
7208         ds_queue->split_queue_len = 0;
7209 }
7210 #else
7211 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
7212 #endif
7213
7214 #ifdef CONFIG_COMPACTION
7215 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
7216 {
7217         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
7218 }
7219 #else
7220 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
7221 #endif
7222
7223 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
7224 {
7225         pgdat_resize_init(pgdat);
7226
7227         pgdat_init_split_queue(pgdat);
7228         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
7229
7230         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
7231         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7232
7233         pgdat_page_ext_init(pgdat);
7234         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
7235 }
7236
7237 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
7238                                                         unsigned long remaining_pages)
7239 {
7240         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
7241         zone_set_nid(zone, nid);
7242         zone->name = zone_names[idx];
7243         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
7244         spin_lock_init(&zone->lock);
7245         zone_seqlock_init(zone);
7246         zone_pcp_init(zone);
7247 }
7248
7249 /*
7250  * Set up the zone data structures
7251  * - init pgdat internals
7252  * - init all zones belonging to this node
7253  *
7254  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
7255  */
7256 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7257 void __ref free_area_init_core_hotplug(int nid)
7258 {
7259         enum zone_type z;
7260         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7261
7262         pgdat_init_internals(pgdat);
7263         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
7264                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
7265 }
7266 #endif
7267
7268 /*
7269  * Set up the zone data structures:
7270  *   - mark all pages reserved
7271  *   - mark all memory queues empty
7272  *   - clear the memory bitmaps
7273  *
7274  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
7275  * NOTE: this function is only called during early init.
7276  */
7277 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
7278 {
7279         enum zone_type j;
7280         int nid = pgdat->node_id;
7281
7282         pgdat_init_internals(pgdat);
7283         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
7284
7285         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7286                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7287                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
7288
7289                 size = zone->spanned_pages;
7290                 freesize = zone->present_pages;
7291
7292                 /*
7293                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
7294                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
7295                  * and per-cpu initialisations
7296                  */
7297                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
7298                 if (!is_highmem_idx(j)) {
7299                         if (freesize >= memmap_pages) {
7300                                 freesize -= memmap_pages;
7301                                 if (memmap_pages)
7302                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
7303                                                  zone_names[j], memmap_pages);
7304                         } else
7305                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
7306                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
7307                 }
7308
7309                 /* Account for reserved pages */
7310                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
7311                         freesize -= dma_reserve;
7312                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
7313                 }
7314
7315                 if (!is_highmem_idx(j))
7316                         nr_kernel_pages += freesize;
7317                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
7318                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
7319                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
7320                 nr_all_pages += freesize;
7321
7322                 /*
7323                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
7324                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
7325                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
7326                  */
7327                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
7328
7329                 if (!size)
7330                         continue;
7331
7332                 set_pageblock_order();
7333                 setup_usemap(zone);
7334                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
7335         }
7336 }
7337
7338 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
7339 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
7340 {
7341         unsigned long __maybe_unused start = 0;
7342         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
7343
7344         /* Skip empty nodes */
7345         if (!pgdat->node_spanned_pages)
7346                 return;
7347
7348         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
7349         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
7350         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
7351         if (!pgdat->node_mem_map) {
7352                 unsigned long size, end;
7353                 struct page *map;
7354
7355                 /*
7356                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
7357                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
7358                  * for the buddy allocator to function correctly.
7359                  */
7360                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
7361                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7362                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
7363                 map = memblock_alloc_node(size, SMP_CACHE_BYTES,
7364                                           pgdat->node_id);
7365                 if (!map)
7366                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
7367                               size, pgdat->node_id);
7368                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
7369         }
7370         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
7371                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
7372                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
7373 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
7374         /*
7375          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
7376          */
7377         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
7378                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
7379                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
7380                         mem_map -= offset;
7381         }
7382 #endif
7383 }
7384 #else
7385 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
7386 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
7387
7388 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
7389 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
7390 {
7391         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
7392 }
7393 #else
7394 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
7395 #endif
7396
7397 static void __init free_area_init_node(int nid)
7398 {
7399         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7400         unsigned long start_pfn = 0;
7401         unsigned long end_pfn = 0;
7402
7403         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
7404         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7405
7406         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
7407
7408         pgdat->node_id = nid;
7409         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
7410         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
7411
7412         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7413                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7414                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
7415         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
7416
7417         alloc_node_mem_map(pgdat);
7418         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
7419
7420         free_area_init_core(pgdat);
7421 }
7422
7423 void __init free_area_init_memoryless_node(int nid)
7424 {
7425         free_area_init_node(nid);
7426 }
7427
7428 #if MAX_NUMNODES > 1
7429 /*
7430  * Figure out the number of possible node ids.
7431  */
7432 void __init setup_nr_node_ids(void)
7433 {
7434         unsigned int highest;
7435
7436         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
7437         nr_node_ids = highest + 1;
7438 }
7439 #endif
7440
7441 /**
7442  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
7443  *
7444  * This function should be called after node map is populated and sorted.
7445  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
7446  * all the nodes.
7447  *
7448  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
7449  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
7450  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
7451  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
7452  *
7453  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
7454  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
7455  * populated node map.
7456  *
7457  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
7458  * requirement (single node).
7459  */
7460 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
7461 {
7462         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
7463         unsigned long start, end, mask;
7464         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
7465         int i, nid;
7466
7467         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
7468                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
7469                         last_nid = nid;
7470                         last_end = end;
7471                         continue;
7472                 }
7473
7474                 /*
7475                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
7476                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
7477                  * too coarse to separate the current node from the last.
7478                  */
7479                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
7480                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
7481                         mask <<= 1;
7482
7483                 /* accumulate all internode masks */
7484                 accl_mask |= mask;
7485         }
7486
7487         /* convert mask to number of pages */
7488         return ~accl_mask + 1;
7489 }
7490
7491 /**
7492  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
7493  *
7494  * Return: the minimum PFN based on information provided via
7495  * memblock_set_node().
7496  */
7497 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
7498 {
7499         return PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
7500 }
7501
7502 /*
7503  * early_calculate_totalpages()
7504  * Sum pages in active regions for movable zone.
7505  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
7506  */
7507 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
7508 {
7509         unsigned long totalpages = 0;
7510         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7511         int i, nid;
7512
7513         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7514                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
7515
7516                 totalpages += pages;
7517                 if (pages)
7518                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7519         }
7520         return totalpages;
7521 }
7522
7523 /*
7524  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
7525  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
7526  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
7527  * others
7528  */
7529 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
7530 {
7531         int i, nid;
7532         unsigned long usable_startpfn;
7533         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
7534         /* save the state before borrow the nodemask */
7535         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
7536         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
7537         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
7538         struct memblock_region *r;
7539
7540         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
7541         find_usable_zone_for_movable();
7542
7543         /*
7544          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
7545          * options.
7546          */
7547         if (movable_node_is_enabled()) {
7548                 for_each_mem_region(r) {
7549                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
7550                                 continue;
7551
7552                         nid = memblock_get_region_node(r);
7553
7554                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
7555                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7556                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7557                                 usable_startpfn;
7558                 }
7559
7560                 goto out2;
7561         }
7562
7563         /*
7564          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
7565          */
7566         if (mirrored_kernelcore) {
7567                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
7568
7569                 for_each_mem_region(r) {
7570                         if (memblock_is_mirror(r))
7571                                 continue;
7572
7573                         nid = memblock_get_region_node(r);
7574
7575                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
7576
7577                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
7578                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
7579                                 continue;
7580                         }
7581
7582                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7583                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7584                                 usable_startpfn;
7585                 }
7586
7587                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7588                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
7589
7590                 goto out2;
7591         }
7592
7593         /*
7594          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7595          * amount of necessary memory.
7596          */
7597         if (required_kernelcore_percent)
7598                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7599                                        10000UL;
7600         if (required_movablecore_percent)
7601                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7602                                         10000UL;
7603
7604         /*
7605          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7606          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7607          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7608          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7609          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7610          * what movablecore would have allowed.
7611          */
7612         if (required_movablecore) {
7613                 unsigned long corepages;
7614
7615                 /*
7616                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7617                  * was requested by the user
7618                  */
7619                 required_movablecore =
7620                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7621                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7622                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7623
7624                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7625         }
7626
7627         /*
7628          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7629          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7630          */
7631         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7632                 goto out;
7633
7634         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7635         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7636
7637 restart:
7638         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7639         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7640         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7641                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7642
7643                 /*
7644                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7645                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7646                  * amount of memory for the kernel
7647                  */
7648                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7649                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7650
7651                 /*
7652                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7653                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7654                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7655                  */
7656                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7657
7658                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7659                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7660                         unsigned long size_pages;
7661
7662                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7663                         if (start_pfn >= end_pfn)
7664                                 continue;
7665
7666                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7667                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7668                                 unsigned long kernel_pages;
7669                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7670                                                                 - start_pfn;
7671
7672                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7673                                                         kernelcore_remaining);
7674                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7675                                                         required_kernelcore);
7676
7677                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7678                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7679
7680                                         /*
7681                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7682                                          * that if we have to rebalance
7683                                          * kernelcore across nodes, we will
7684                                          * not double account here
7685                                          */
7686                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7687                                         continue;
7688                                 }
7689                                 start_pfn = usable_startpfn;
7690                         }
7691
7692                         /*
7693                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7694                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7695                          * number of pages used as kernelcore
7696                          */
7697                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7698                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7699                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7700                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7701
7702                         /*
7703                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7704                          * break if the kernelcore for this node has been
7705                          * satisfied
7706                          */
7707                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7708                                                                 size_pages);
7709                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7710                         if (!kernelcore_remaining)
7711                                 break;
7712                 }
7713         }
7714
7715         /*
7716          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7717          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7718          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7719          * satisfied
7720          */
7721         usable_nodes--;
7722         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7723                 goto restart;
7724
7725 out2:
7726         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7727         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
7728                 zone_movable_pfn[nid] =
7729                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
7730
7731 out:
7732         /* restore the node_state */
7733         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
7734 }
7735
7736 /* Any regular or high memory on that node ? */
7737 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
7738 {
7739         enum zone_type zone_type;
7740
7741         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
7742                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
7743                 if (populated_zone(zone)) {
7744                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
7745                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
7746                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
7747                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
7748                         break;
7749                 }
7750         }
7751 }
7752
7753 /*
7754  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
7755  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
7756  */
7757 bool __weak arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
7758 {
7759         return false;
7760 }
7761
7762 /**
7763  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
7764  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
7765  *
7766  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
7767  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
7768  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
7769  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
7770  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
7771  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
7772  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
7773  * at arch_max_dma_pfn.
7774  */
7775 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
7776 {
7777         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7778         int i, nid, zone;
7779         bool descending;
7780
7781         /* Record where the zone boundaries are */
7782         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
7783                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
7784         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
7785                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
7786
7787         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
7788         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
7789
7790         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7791                 if (descending)
7792                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
7793                 else
7794                         zone = i;
7795
7796                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
7797                         continue;
7798
7799                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
7800                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
7801                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
7802
7803                 start_pfn = end_pfn;
7804         }
7805
7806         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7807         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
7808         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
7809
7810         /* Print out the zone ranges */
7811         pr_info("Zone ranges:\n");
7812         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7813                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7814                         continue;
7815                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
7816                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
7817                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
7818                         pr_cont("empty\n");
7819                 else
7820                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
7821                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
7822                                         << PAGE_SHIFT,
7823                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
7824                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
7825         }
7826
7827         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7828         pr_info("Movable zone start for each node\n");
7829         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
7830                 if (zone_movable_pfn[i])
7831                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
7832                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
7833         }
7834
7835         /*
7836          * Print out the early node map, and initialize the
7837          * subsection-map relative to active online memory ranges to
7838          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
7839          */
7840         pr_info("Early memory node ranges\n");
7841         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7842                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7843                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7844                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
7845                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
7846         }
7847
7848         /* Initialise every node */
7849         mminit_verify_pageflags_layout();
7850         setup_nr_node_ids();
7851         for_each_online_node(nid) {
7852                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7853                 free_area_init_node(nid);
7854
7855                 /* Any memory on that node */
7856                 if (pgdat->node_present_pages)
7857                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7858                 check_for_memory(pgdat, nid);
7859         }
7860
7861         memmap_init();
7862 }
7863
7864 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
7865                                      unsigned long *percent)
7866 {
7867         unsigned long long coremem;
7868         char *endptr;
7869
7870         if (!p)
7871                 return -EINVAL;
7872
7873         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
7874         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
7875         if (*endptr == '%') {
7876                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
7877                 WARN_ON(coremem > 100);
7878
7879                 *percent = coremem;
7880         } else {
7881                 coremem = memparse(p, &p);
7882                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
7883                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
7884
7885                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
7886                 *percent = 0UL;
7887         }
7888         return 0;
7889 }
7890
7891 /*
7892  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7893  * cannot be reclaimed or migrated.
7894  */
7895 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
7896 {
7897         /* parse kernelcore=mirror */
7898         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
7899                 mirrored_kernelcore = true;
7900                 return 0;
7901         }
7902
7903         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
7904                                   &required_kernelcore_percent);
7905 }
7906
7907 /*
7908  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7909  * can be reclaimed or migrated.
7910  */
7911 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
7912 {
7913         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
7914                                   &required_movablecore_percent);
7915 }
7916
7917 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
7918 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
7919
7920 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
7921 {
7922         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
7923         totalram_pages_add(count);
7924 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
7925         if (PageHighMem(page))
7926                 totalhigh_pages_add(count);
7927 #endif
7928 }
7929 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
7930
7931 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
7932 {
7933         void *pos;
7934         unsigned long pages = 0;
7935
7936         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
7937         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
7938         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
7939                 struct page *page = virt_to_page(pos);
7940                 void *direct_map_addr;
7941
7942                 /*
7943                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
7944                  * because some architectures' virt_to_page()
7945                  * work with aliases.  Getting the direct map
7946                  * address ensures that we get a _writeable_
7947                  * alias for the memset().
7948                  */
7949                 direct_map_addr = page_address(page);
7950                 /*
7951                  * Perform a kasan-unchecked memset() since this memory
7952                  * has not been initialized.
7953                  */
7954                 direct_map_addr = kasan_reset_tag(direct_map_addr);
7955                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
7956                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
7957
7958                 free_reserved_page(page);
7959         }
7960
7961         if (pages && s)
7962                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
7963                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
7964
7965         return pages;
7966 }
7967
7968 void __init mem_init_print_info(void)
7969 {
7970         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
7971         unsigned long init_code_size, init_data_size;
7972
7973         physpages = get_num_physpages();
7974         codesize = _etext - _stext;
7975         datasize = _edata - _sdata;
7976         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
7977         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
7978         init_data_size = __init_end - __init_begin;
7979         init_code_size = _einittext - _sinittext;
7980
7981         /*
7982          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
7983          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
7984          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
7985          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
7986          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
7987          */
7988 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
7989         do { \
7990                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
7991                         size -= adj; \
7992         } while (0)
7993
7994         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
7995                      _sinittext, init_code_size);
7996         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
7997         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
7998         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
7999         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
8000
8001 #undef  adj_init_size
8002
8003         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
8004 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8005                 ", %luK highmem"
8006 #endif
8007                 ")\n",
8008                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
8009                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
8010                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
8011                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
8012                 (physpages - totalram_pages() - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
8013                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10)
8014 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8015                 , totalhigh_pages() << (PAGE_SHIFT - 10)
8016 #endif
8017                 );
8018 }
8019
8020 /**
8021  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
8022  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
8023  *
8024  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
8025  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
8026  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
8027  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
8028  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
8029  * smaller per-cpu batchsize.
8030  */
8031 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
8032 {
8033         dma_reserve = new_dma_reserve;
8034 }
8035
8036 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
8037 {
8038
8039         lru_add_drain_cpu(cpu);
8040         drain_pages(cpu);
8041
8042         /*
8043          * Spill the event counters of the dead processor
8044          * into the current processors event counters.
8045          * This artificially elevates the count of the current
8046          * processor.
8047          */
8048         vm_events_fold_cpu(cpu);
8049
8050         /*
8051          * Zero the differential counters of the dead processor
8052          * so that the vm statistics are consistent.
8053          *
8054          * This is only okay since the processor is dead and cannot
8055          * race with what we are doing.
8056          */
8057         cpu_vm_stats_fold(cpu);
8058         return 0;
8059 }
8060
8061 #ifdef CONFIG_NUMA
8062 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
8063
8064 static int __init set_hashdist(char *str)
8065 {
8066         if (!str)
8067                 return 0;
8068         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
8069         return 1;
8070 }
8071 __setup("hashdist=", set_hashdist);
8072 #endif
8073
8074 void __init page_alloc_init(void)
8075 {
8076         int ret;
8077
8078 #ifdef CONFIG_NUMA
8079         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
8080                 hashdist = 0;
8081 #endif
8082
8083         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
8084                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
8085                                         page_alloc_cpu_dead);
8086         WARN_ON(ret < 0);
8087 }
8088
8089 /*
8090  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
8091  *      or min_free_kbytes changes.
8092  */
8093 static void calculate_totalreserve_pages(void)
8094 {
8095         struct pglist_data *pgdat;
8096         unsigned long reserve_pages = 0;
8097         enum zone_type i, j;
8098
8099         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8100
8101                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
8102
8103                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8104                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
8105                         long max = 0;
8106                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
8107
8108                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
8109                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8110                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
8111                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
8112                         }
8113
8114                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
8115                         max += high_wmark_pages(zone);
8116
8117                         if (max > managed_pages)
8118                                 max = managed_pages;
8119
8120                         pgdat->totalreserve_pages += max;
8121
8122                         reserve_pages += max;
8123                 }
8124         }
8125         totalreserve_pages = reserve_pages;
8126 }
8127
8128 /*
8129  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
8130  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
8131  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
8132  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
8133  */
8134 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
8135 {
8136         struct pglist_data *pgdat;
8137         enum zone_type i, j;
8138
8139         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8140                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES - 1; i++) {
8141                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[i];
8142                         int ratio = sysctl_lowmem_reserve_ratio[i];
8143                         bool clear = !ratio || !zone_managed_pages(zone);
8144                         unsigned long managed_pages = 0;
8145
8146                         for (j = i + 1; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8147                                 if (clear) {
8148                                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
8149                                 } else {
8150                                         struct zone *upper_zone = &pgdat->node_zones[j];
8151
8152                                         managed_pages += zone_managed_pages(upper_zone);
8153                                         zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages / ratio;
8154                                 }
8155                         }
8156                 }
8157         }
8158
8159         /* update totalreserve_pages */
8160         calculate_totalreserve_pages();
8161 }
8162
8163 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
8164 {
8165         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
8166         unsigned long lowmem_pages = 0;
8167         struct zone *zone;
8168         unsigned long flags;
8169
8170         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
8171         for_each_zone(zone) {
8172                 if (!is_highmem(zone))
8173                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
8174         }
8175
8176         for_each_zone(zone) {
8177                 u64 tmp;
8178
8179                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8180                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
8181                 do_div(tmp, lowmem_pages);
8182                 if (is_highmem(zone)) {
8183                         /*
8184                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
8185                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
8186                          * value here.
8187                          *
8188                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
8189                          * deltas control async page reclaim, and so should
8190                          * not be capped for highmem.
8191                          */
8192                         unsigned long min_pages;
8193
8194                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
8195                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
8196                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
8197                 } else {
8198                         /*
8199                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
8200                          * proportionate to the zone's size.
8201                          */
8202                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
8203                 }
8204
8205                 /*
8206                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
8207                  * scale factor in proportion to available memory, but
8208                  * ensure a minimum size on small systems.
8209                  */
8210                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
8211                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
8212                                       watermark_scale_factor, 10000));
8213
8214                 zone->watermark_boost = 0;
8215                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
8216                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
8217
8218                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8219         }
8220
8221         /* update totalreserve_pages */
8222         calculate_totalreserve_pages();
8223 }
8224
8225 /**
8226  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
8227  * or when memory is hot-{added|removed}
8228  *
8229  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
8230  * correctly with respect to min_free_kbytes.
8231  */
8232 void setup_per_zone_wmarks(void)
8233 {
8234         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
8235
8236         spin_lock(&lock);
8237         __setup_per_zone_wmarks();
8238         spin_unlock(&lock);
8239 }
8240
8241 /*
8242  * Initialise min_free_kbytes.
8243  *
8244  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
8245  * we want it large (256MB max).  But it is not linear, because network
8246  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
8247  *
8248  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
8249  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
8250  *
8251  * which yields
8252  *
8253  * 16MB:        512k
8254  * 32MB:        724k
8255  * 64MB:        1024k
8256  * 128MB:       1448k
8257  * 256MB:       2048k
8258  * 512MB:       2896k
8259  * 1024MB:      4096k
8260  * 2048MB:      5792k
8261  * 4096MB:      8192k
8262  * 8192MB:      11584k
8263  * 16384MB:     16384k
8264  */
8265 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
8266 {
8267         unsigned long lowmem_kbytes;
8268         int new_min_free_kbytes;
8269
8270         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
8271         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
8272
8273         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
8274                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
8275                 if (min_free_kbytes < 128)
8276                         min_free_kbytes = 128;
8277                 if (min_free_kbytes > 262144)
8278                         min_free_kbytes = 262144;
8279         } else {
8280                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
8281                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
8282         }
8283         setup_per_zone_wmarks();
8284         refresh_zone_stat_thresholds();
8285         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8286
8287 #ifdef CONFIG_NUMA
8288         setup_min_unmapped_ratio();
8289         setup_min_slab_ratio();
8290 #endif
8291
8292         khugepaged_min_free_kbytes_update();
8293
8294         return 0;
8295 }
8296 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
8297
8298 /*
8299  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
8300  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
8301  *      changes.
8302  */
8303 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8304                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8305 {
8306         int rc;
8307
8308         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8309         if (rc)
8310                 return rc;
8311
8312         if (write) {
8313                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
8314                 setup_per_zone_wmarks();
8315         }
8316         return 0;
8317 }
8318
8319 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8320                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8321 {
8322         int rc;
8323
8324         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8325         if (rc)
8326                 return rc;
8327
8328         if (write)
8329                 setup_per_zone_wmarks();
8330
8331         return 0;
8332 }
8333
8334 #ifdef CONFIG_NUMA
8335 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
8336 {
8337         pg_data_t *pgdat;
8338         struct zone *zone;
8339
8340         for_each_online_pgdat(pgdat)
8341                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
8342
8343         for_each_zone(zone)
8344                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8345                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
8346 }
8347
8348
8349 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8350                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8351 {
8352         int rc;
8353
8354         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8355         if (rc)
8356                 return rc;
8357
8358         setup_min_unmapped_ratio();
8359
8360         return 0;
8361 }
8362
8363 static void setup_min_slab_ratio(void)
8364 {
8365         pg_data_t *pgdat;
8366         struct zone *zone;
8367
8368         for_each_online_pgdat(pgdat)
8369                 pgdat->min_slab_pages = 0;
8370
8371         for_each_zone(zone)
8372                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8373                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
8374 }
8375
8376 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8377                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8378 {
8379         int rc;
8380
8381         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8382         if (rc)
8383                 return rc;
8384
8385         setup_min_slab_ratio();
8386
8387         return 0;
8388 }
8389 #endif
8390
8391 /*
8392  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
8393  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
8394  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
8395  *
8396  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
8397  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
8398  * if in function of the boot time zone sizes.
8399  */
8400 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8401                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8402 {
8403         int i;
8404
8405         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8406
8407         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8408                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] < 1)
8409                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] = 0;
8410         }
8411
8412         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8413         return 0;
8414 }
8415
8416 /*
8417  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
8418  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
8419  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
8420  */
8421 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8422                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8423 {
8424         struct zone *zone;
8425         int old_percpu_pagelist_fraction;
8426         int ret;
8427
8428         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8429         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
8430
8431         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8432         if (!write || ret < 0)
8433                 goto out;
8434
8435         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
8436         if (percpu_pagelist_fraction &&
8437             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
8438                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
8439                 ret = -EINVAL;
8440                 goto out;
8441         }
8442
8443         /* No change? */
8444         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
8445                 goto out;
8446
8447         for_each_populated_zone(zone)
8448                 zone_set_pageset_high_and_batch(zone);
8449 out:
8450         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8451         return ret;
8452 }
8453
8454 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
8455 /*
8456  * Returns the number of pages that arch has reserved but
8457  * is not known to alloc_large_system_hash().
8458  */
8459 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
8460 {
8461         return 0;
8462 }
8463 #endif
8464
8465 /*
8466  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
8467  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
8468  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
8469  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
8470  * only doubles, instead of quadrupling as well.
8471  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
8472  * makes sense, it is disabled on such platforms.
8473  */
8474 #if __BITS_PER_LONG > 32
8475 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
8476 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
8477 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
8478 #endif
8479
8480 /*
8481  * allocate a large system hash table from bootmem
8482  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
8483  *   quantity of entries
8484  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
8485  */
8486 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
8487                                      unsigned long bucketsize,
8488                                      unsigned long numentries,
8489                                      int scale,
8490                                      int flags,
8491                                      unsigned int *_hash_shift,
8492                                      unsigned int *_hash_mask,
8493                                      unsigned long low_limit,
8494                                      unsigned long high_limit)
8495 {
8496         unsigned long long max = high_limit;
8497         unsigned long log2qty, size;
8498         void *table = NULL;
8499         gfp_t gfp_flags;
8500         bool virt;
8501         bool huge;
8502
8503         /* allow the kernel cmdline to have a say */
8504         if (!numentries) {
8505                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
8506                 numentries = nr_kernel_pages;
8507                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
8508
8509                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
8510                 if (PAGE_SHIFT < 20)
8511                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
8512
8513 #if __BITS_PER_LONG > 32
8514                 if (!high_limit) {
8515                         unsigned long adapt;
8516
8517                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
8518                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
8519                                 scale++;
8520                 }
8521 #endif
8522
8523                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
8524                 if (scale > PAGE_SHIFT)
8525                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
8526                 else
8527                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
8528
8529                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
8530                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
8531                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
8532                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
8533                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
8534                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
8535                                 BUG_ON(!numentries);
8536                         }
8537                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
8538                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
8539         }
8540         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
8541
8542         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
8543         if (max == 0) {
8544                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
8545                 do_div(max, bucketsize);
8546         }
8547         max = min(max, 0x80000000ULL);
8548
8549         if (numentries < low_limit)
8550                 numentries = low_limit;
8551         if (numentries > max)
8552                 numentries = max;
8553
8554         log2qty = ilog2(numentries);
8555
8556         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
8557         do {
8558                 virt = false;
8559                 size = bucketsize << log2qty;
8560                 if (flags & HASH_EARLY) {
8561                         if (flags & HASH_ZERO)
8562                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
8563                         else
8564                                 table = memblock_alloc_raw(size,
8565                                                            SMP_CACHE_BYTES);
8566                 } else if (get_order(size) >= MAX_ORDER || hashdist) {
8567                         table = __vmalloc(size, gfp_flags);
8568                         virt = true;
8569                         huge = is_vm_area_hugepages(table);
8570                 } else {
8571                         /*
8572                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
8573                          * some pages at the end of hash table which
8574                          * alloc_pages_exact() automatically does
8575                          */
8576                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
8577                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
8578                 }
8579         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
8580
8581         if (!table)
8582                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
8583
8584         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
8585                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
8586                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
8587
8588         if (_hash_shift)
8589                 *_hash_shift = log2qty;
8590         if (_hash_mask)
8591                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8592
8593         return table;
8594 }
8595
8596 /*
8597  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8598  *
8599  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8600  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8601  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8602  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8603  *
8604  * Returns a page without holding a reference. If the caller wants to
8605  * dereference that page (e.g., dumping), it has to make sure that it
8606  * cannot get removed (e.g., via memory unplug) concurrently.
8607  *
8608  */
8609 struct page *has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page,
8610                                  int migratetype, int flags)
8611 {
8612         unsigned long iter = 0;
8613         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8614         unsigned long offset = pfn % pageblock_nr_pages;
8615
8616         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8617                 /*
8618                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8619                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8620                  * so consider them movable here.
8621                  */
8622                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8623                         return NULL;
8624
8625                 return page;
8626         }
8627
8628         for (; iter < pageblock_nr_pages - offset; iter++) {
8629                 if (!pfn_valid_within(pfn + iter))
8630                         continue;
8631
8632                 page = pfn_to_page(pfn + iter);
8633
8634                 /*
8635                  * Both, bootmem allocations and memory holes are marked
8636                  * PG_reserved and are unmovable. We can even have unmovable
8637                  * allocations inside ZONE_MOVABLE, for example when
8638                  * specifying "movablecore".
8639                  */
8640                 if (PageReserved(page))
8641                         return page;
8642
8643                 /*
8644                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8645                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8646                  * is movable.
8647                  */
8648                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8649                         continue;
8650
8651                 /*
8652                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
8653                  * THPs are on the LRU, but need to be counted as #small pages.
8654                  * We need not scan over tail pages because we don't
8655                  * handle each tail page individually in migration.
8656                  */
8657                 if (PageHuge(page) || PageTransCompound(page)) {
8658                         struct page *head = compound_head(page);
8659                         unsigned int skip_pages;
8660
8661                         if (PageHuge(page)) {
8662                                 if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
8663                                         return page;
8664                         } else if (!PageLRU(head) && !__PageMovable(head)) {
8665                                 return page;
8666                         }
8667
8668                         skip_pages = compound_nr(head) - (page - head);
8669                         iter += skip_pages - 1;
8670                         continue;
8671                 }
8672
8673                 /*
8674                  * We can't use page_count without pin a page
8675                  * because another CPU can free compound page.
8676                  * This check already skips compound tails of THP
8677                  * because their page->_refcount is zero at all time.
8678                  */
8679                 if (!page_ref_count(page)) {
8680                         if (PageBuddy(page))
8681                                 iter += (1 << buddy_order(page)) - 1;
8682                         continue;
8683                 }
8684
8685                 /*
8686                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8687                  * page_count() is not 0.
8688                  */
8689                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageHWPoison(page))
8690                         continue;
8691
8692                 /*
8693                  * We treat all PageOffline() pages as movable when offlining
8694                  * to give drivers a chance to decrement their reference count
8695                  * in MEM_GOING_OFFLINE in order to indicate that these pages
8696                  * can be offlined as there are no direct references anymore.
8697                  * For actually unmovable PageOffline() where the driver does
8698                  * not support this, we will fail later when trying to actually
8699                  * move these pages that still have a reference count > 0.
8700                  * (false negatives in this function only)
8701                  */
8702                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageOffline(page))
8703                         continue;
8704
8705                 if (__PageMovable(page) || PageLRU(page))
8706                         continue;
8707
8708                 /*
8709                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
8710                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
8711                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
8712                  */
8713                 return page;
8714         }
8715         return NULL;
8716 }
8717
8718 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
8719 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
8720 {
8721         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8722                              pageblock_nr_pages) - 1);
8723 }
8724
8725 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
8726 {
8727         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8728                                 pageblock_nr_pages));
8729 }
8730
8731 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG) || \
8732         (defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG_CORE) && defined(DYNAMIC_DEBUG_MODULE))
8733 /* Usage: See admin-guide/dynamic-debug-howto.rst */
8734 static void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
8735 {
8736         DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, "migrate failure");
8737
8738         if (DYNAMIC_DEBUG_BRANCH(descriptor)) {
8739                 struct page *page;
8740
8741                 dump_stack();
8742                 list_for_each_entry(page, page_list, lru)
8743                         dump_page(page, "migration failure");
8744         }
8745 }
8746 #else
8747 static inline void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
8748 {
8749 }
8750 #endif
8751
8752 /* [start, end) must belong to a single zone. */
8753 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
8754                                         unsigned long start, unsigned long end)
8755 {
8756         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
8757         unsigned int nr_reclaimed;
8758         unsigned long pfn = start;
8759         unsigned int tries = 0;
8760         int ret = 0;
8761         struct migration_target_control mtc = {
8762                 .nid = zone_to_nid(cc->zone),
8763                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
8764         };
8765
8766         lru_cache_disable();
8767
8768         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
8769                 if (fatal_signal_pending(current)) {
8770                         ret = -EINTR;
8771                         break;
8772                 }
8773
8774                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
8775                         cc->nr_migratepages = 0;
8776                         ret = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
8777                         if (ret && ret != -EAGAIN)
8778                                 break;
8779                         pfn = cc->migrate_pfn;
8780                         tries = 0;
8781                 } else if (++tries == 5) {
8782                         ret = -EBUSY;
8783                         break;
8784                 }
8785
8786                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
8787                                                         &cc->migratepages);
8788                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
8789
8790                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migration_target,
8791                                 NULL, (unsigned long)&mtc, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE);
8792
8793                 /*
8794                  * On -ENOMEM, migrate_pages() bails out right away. It is pointless
8795                  * to retry again over this error, so do the same here.
8796                  */
8797                 if (ret == -ENOMEM)
8798                         break;
8799         }
8800
8801         lru_cache_enable();
8802         if (ret < 0) {
8803                 if (ret == -EBUSY)
8804                         alloc_contig_dump_pages(&cc->migratepages);
8805                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
8806                 return ret;
8807         }
8808         return 0;
8809 }
8810
8811 /**
8812  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
8813  * @start:      start PFN to allocate
8814  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
8815  * @migratetype:        migratetype of the underlying pageblocks (either
8816  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
8817  *                      in range must have the same migratetype and it must
8818  *                      be either of the two.
8819  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
8820  *
8821  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
8822  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
8823  *
8824  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
8825  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
8826  * be modified by others.
8827  *
8828  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
8829  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
8830  * need to be freed with free_contig_range().
8831  */
8832 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
8833                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
8834 {
8835         unsigned long outer_start, outer_end;
8836         unsigned int order;
8837         int ret = 0;
8838
8839         struct compact_control cc = {
8840                 .nr_migratepages = 0,
8841                 .order = -1,
8842                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
8843                 .mode = MIGRATE_SYNC,
8844                 .ignore_skip_hint = true,
8845                 .no_set_skip_hint = true,
8846                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
8847                 .alloc_contig = true,
8848         };
8849         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
8850
8851         /*
8852          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
8853          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
8854          * have different sizes, and due to the way page allocator
8855          * work, we align the range to biggest of the two pages so
8856          * that page allocator won't try to merge buddies from
8857          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
8858          * other migration type.
8859          *
8860          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
8861          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
8862          * we are interested in).  This will put all the pages in
8863          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
8864          *
8865          * When this is done, we take the pages in range from page
8866          * allocator removing them from the buddy system.  This way
8867          * page allocator will never consider using them.
8868          *
8869          * This lets us mark the pageblocks back as
8870          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
8871          * aligned range but not in the unaligned, original range are
8872          * put back to page allocator so that buddy can use them.
8873          */
8874
8875         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8876                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
8877         if (ret)
8878                 return ret;
8879
8880         drain_all_pages(cc.zone);
8881
8882         /*
8883          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
8884          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
8885          * which will report the busy page.
8886          *
8887          * It is possible that busy pages could become available before
8888          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
8889          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
8890          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
8891          */
8892         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
8893         if (ret && ret != -EBUSY)
8894                 goto done;
8895         ret = 0;
8896
8897         /*
8898          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
8899          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
8900          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
8901          * What we are going to do is to allocate all pages from
8902          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
8903          *
8904          * The only problem is that pages at the beginning and at the
8905          * end of interesting range may be not aligned with pages that
8906          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
8907          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
8908          * once this is done free the pages we are not interested in.
8909          *
8910          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
8911          * isolated thus they won't get removed from buddy.
8912          */
8913
8914         order = 0;
8915         outer_start = start;
8916         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
8917                 if (++order >= MAX_ORDER) {
8918                         outer_start = start;
8919                         break;
8920                 }
8921                 outer_start &= ~0UL << order;
8922         }
8923
8924         if (outer_start != start) {
8925                 order = buddy_order(pfn_to_page(outer_start));
8926
8927                 /*
8928                  * outer_start page could be small order buddy page and
8929                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
8930                  * in this case to report failed page properly
8931                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
8932                  */
8933                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
8934                         outer_start = start;
8935         }
8936
8937         /* Make sure the range is really isolated. */
8938         if (test_pages_isolated(outer_start, end, 0)) {
8939                 ret = -EBUSY;
8940                 goto done;
8941         }
8942
8943         /* Grab isolated pages from freelists. */
8944         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
8945         if (!outer_end) {
8946                 ret = -EBUSY;
8947                 goto done;
8948         }
8949
8950         /* Free head and tail (if any) */
8951         if (start != outer_start)
8952                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
8953         if (end != outer_end)
8954                 free_contig_range(end, outer_end - end);
8955
8956 done:
8957         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8958                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
8959         return ret;
8960 }
8961 EXPORT_SYMBOL(alloc_contig_range);
8962
8963 static int __alloc_contig_pages(unsigned long start_pfn,
8964                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
8965 {
8966         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
8967
8968         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
8969                                   gfp_mask);
8970 }
8971
8972 static bool pfn_range_valid_contig(struct zone *z, unsigned long start_pfn,
8973                                    unsigned long nr_pages)
8974 {
8975         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
8976         struct page *page;
8977
8978         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
8979                 page = pfn_to_online_page(i);
8980                 if (!page)
8981                         return false;
8982
8983                 if (page_zone(page) != z)
8984                         return false;
8985
8986                 if (PageReserved(page))
8987                         return false;
8988         }
8989         return true;
8990 }
8991
8992 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
8993                                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
8994 {
8995         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
8996
8997         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
8998 }
8999
9000 /**
9001  * alloc_contig_pages() -- tries to find and allocate contiguous range of pages
9002  * @nr_pages:   Number of contiguous pages to allocate
9003  * @gfp_mask:   GFP mask to limit search and used during compaction
9004  * @nid:        Target node
9005  * @nodemask:   Mask for other possible nodes
9006  *
9007  * This routine is a wrapper around alloc_contig_range(). It scans over zones
9008  * on an applicable zonelist to find a contiguous pfn range which can then be
9009  * tried for allocation with alloc_contig_range(). This routine is intended
9010  * for allocation requests which can not be fulfilled with the buddy allocator.
9011  *
9012  * The allocated memory is always aligned to a page boundary. If nr_pages is a
9013  * power of two then the alignment is guaranteed to be to the given nr_pages
9014  * (e.g. 1GB request would be aligned to 1GB).
9015  *
9016  * Allocated pages can be freed with free_contig_range() or by manually calling
9017  * __free_page() on each allocated page.
9018  *
9019  * Return: pointer to contiguous pages on success, or NULL if not successful.
9020  */
9021 struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
9022                                 int nid, nodemask_t *nodemask)
9023 {
9024         unsigned long ret, pfn, flags;
9025         struct zonelist *zonelist;
9026         struct zone *zone;
9027         struct zoneref *z;
9028
9029         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
9030         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
9031                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
9032                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9033
9034                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
9035                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
9036                         if (pfn_range_valid_contig(zone, pfn, nr_pages)) {
9037                                 /*
9038                                  * We release the zone lock here because
9039                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
9040                                  * at some point. If there's an allocation
9041                                  * spinning on this lock, it may win the race
9042                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
9043                                  */
9044                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9045                                 ret = __alloc_contig_pages(pfn, nr_pages,
9046                                                         gfp_mask);
9047                                 if (!ret)
9048                                         return pfn_to_page(pfn);
9049                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9050                         }
9051                         pfn += nr_pages;
9052                 }
9053                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9054         }
9055         return NULL;
9056 }
9057 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
9058
9059 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
9060 {
9061         unsigned long count = 0;
9062
9063         for (; nr_pages--; pfn++) {
9064                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
9065
9066                 count += page_count(page) != 1;
9067                 __free_page(page);
9068         }
9069         WARN(count != 0, "%lu pages are still in use!\n", count);
9070 }
9071 EXPORT_SYMBOL(free_contig_range);
9072
9073 /*
9074  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
9075  * page high values need to be recalculated.
9076  */
9077 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
9078 {
9079         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9080         zone_set_pageset_high_and_batch(zone);
9081         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9082 }
9083
9084 /*
9085  * Effectively disable pcplists for the zone by setting the high limit to 0
9086  * and draining all cpus. A concurrent page freeing on another CPU that's about
9087  * to put the page on pcplist will either finish before the drain and the page
9088  * will be drained, or observe the new high limit and skip the pcplist.
9089  *
9090  * Must be paired with a call to zone_pcp_enable().
9091  */
9092 void zone_pcp_disable(struct zone *zone)
9093 {
9094         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9095         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0, 1);
9096         __drain_all_pages(zone, true);
9097 }
9098
9099 void zone_pcp_enable(struct zone *zone)
9100 {
9101         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, zone->pageset_high, zone->pageset_batch);
9102         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9103 }
9104
9105 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
9106 {
9107         int cpu;
9108         struct per_cpu_zonestat *pzstats;
9109
9110         if (zone->per_cpu_pageset != &boot_pageset) {
9111                 for_each_online_cpu(cpu) {
9112                         pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
9113                         drain_zonestat(zone, pzstats);
9114                 }
9115                 free_percpu(zone->per_cpu_pageset);
9116                 free_percpu(zone->per_cpu_zonestats);
9117                 zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
9118                 zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
9119         }
9120 }
9121
9122 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
9123 /*
9124  * All pages in the range must be in a single zone, must not contain holes,
9125  * must span full sections, and must be isolated before calling this function.
9126  */
9127 void __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
9128 {
9129         unsigned long pfn = start_pfn;
9130         struct page *page;
9131         struct zone *zone;
9132         unsigned int order;
9133         unsigned long flags;
9134
9135         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
9136         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
9137         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9138         while (pfn < end_pfn) {
9139                 page = pfn_to_page(pfn);
9140                 /*
9141                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9142                  * page_count() is not 0.
9143                  */
9144                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
9145                         pfn++;
9146                         continue;
9147                 }
9148                 /*
9149                  * At this point all remaining PageOffline() pages have a
9150                  * reference count of 0 and can simply be skipped.
9151                  */
9152                 if (PageOffline(page)) {
9153                         BUG_ON(page_count(page));
9154                         BUG_ON(PageBuddy(page));
9155                         pfn++;
9156                         continue;
9157                 }
9158
9159                 BUG_ON(page_count(page));
9160                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
9161                 order = buddy_order(page);
9162                 del_page_from_free_list(page, zone, order);
9163                 pfn += (1 << order);
9164         }
9165         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9166 }
9167 #endif
9168
9169 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
9170 {
9171         struct zone *zone = page_zone(page);
9172         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9173         unsigned long flags;
9174         unsigned int order;
9175
9176         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9177         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9178                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9179
9180                 if (PageBuddy(page_head) && buddy_order(page_head) >= order)
9181                         break;
9182         }
9183         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9184
9185         return order < MAX_ORDER;
9186 }
9187
9188 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
9189 /*
9190  * Break down a higher-order page in sub-pages, and keep our target out of
9191  * buddy allocator.
9192  */
9193 static void break_down_buddy_pages(struct zone *zone, struct page *page,
9194                                    struct page *target, int low, int high,
9195                                    int migratetype)
9196 {
9197         unsigned long size = 1 << high;
9198         struct page *current_buddy, *next_page;
9199
9200         while (high > low) {
9201                 high--;
9202                 size >>= 1;
9203
9204                 if (target >= &page[size]) {
9205                         next_page = page + size;
9206                         current_buddy = page;
9207                 } else {
9208                         next_page = page;
9209                         current_buddy = page + size;
9210                 }
9211
9212                 if (set_page_guard(zone, current_buddy, high, migratetype))
9213                         continue;
9214
9215                 if (current_buddy != target) {
9216                         add_to_free_list(current_buddy, zone, high, migratetype);
9217                         set_buddy_order(current_buddy, high);
9218                         page = next_page;
9219                 }
9220         }
9221 }
9222
9223 /*
9224  * Take a page that will be marked as poisoned off the buddy allocator.
9225  */
9226 bool take_page_off_buddy(struct page *page)
9227 {
9228         struct zone *zone = page_zone(page);
9229         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9230         unsigned long flags;
9231         unsigned int order;
9232         bool ret = false;
9233
9234         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9235         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9236                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9237                 int page_order = buddy_order(page_head);
9238
9239                 if (PageBuddy(page_head) && page_order >= order) {
9240                         unsigned long pfn_head = page_to_pfn(page_head);
9241                         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page_head,
9242                                                                    pfn_head);
9243
9244                         del_page_from_free_list(page_head, zone, page_order);
9245                         break_down_buddy_pages(zone, page_head, page, 0,
9246                                                 page_order, migratetype);
9247                         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
9248                                 __mod_zone_freepage_state(zone, -1, migratetype);
9249                         ret = true;
9250                         break;
9251                 }
9252                 if (page_count(page_head) > 0)
9253                         break;
9254         }
9255         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9256         return ret;
9257 }
9258 #endif