ASoC: SOF: Introduce generic (in)firmware tracing infrastructure
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / page_alloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/page_alloc.c
4  *
5  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
6  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
7  *
8  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
9  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
10  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
11  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
12  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
13  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
14  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
15  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
16  */
17
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/highmem.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/swapops.h>
23 #include <linux/interrupt.h>
24 #include <linux/pagemap.h>
25 #include <linux/jiffies.h>
26 #include <linux/memblock.h>
27 #include <linux/compiler.h>
28 #include <linux/kernel.h>
29 #include <linux/kasan.h>
30 #include <linux/module.h>
31 #include <linux/suspend.h>
32 #include <linux/pagevec.h>
33 #include <linux/blkdev.h>
34 #include <linux/slab.h>
35 #include <linux/ratelimit.h>
36 #include <linux/oom.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/random.h>
49 #include <linux/sort.h>
50 #include <linux/pfn.h>
51 #include <linux/backing-dev.h>
52 #include <linux/fault-inject.h>
53 #include <linux/page-isolation.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/mmu_notifier.h>
62 #include <linux/migrate.h>
63 #include <linux/hugetlb.h>
64 #include <linux/sched/rt.h>
65 #include <linux/sched/mm.h>
66 #include <linux/page_owner.h>
67 #include <linux/page_table_check.h>
68 #include <linux/kthread.h>
69 #include <linux/memcontrol.h>
70 #include <linux/ftrace.h>
71 #include <linux/lockdep.h>
72 #include <linux/nmi.h>
73 #include <linux/psi.h>
74 #include <linux/padata.h>
75 #include <linux/khugepaged.h>
76 #include <linux/buffer_head.h>
77 #include <linux/delayacct.h>
78 #include <asm/sections.h>
79 #include <asm/tlbflush.h>
80 #include <asm/div64.h>
81 #include "internal.h"
82 #include "shuffle.h"
83 #include "page_reporting.h"
84
85 /* Free Page Internal flags: for internal, non-pcp variants of free_pages(). */
86 typedef int __bitwise fpi_t;
87
88 /* No special request */
89 #define FPI_NONE                ((__force fpi_t)0)
90
91 /*
92  * Skip free page reporting notification for the (possibly merged) page.
93  * This does not hinder free page reporting from grabbing the page,
94  * reporting it and marking it "reported" -  it only skips notifying
95  * the free page reporting infrastructure about a newly freed page. For
96  * example, used when temporarily pulling a page from a freelist and
97  * putting it back unmodified.
98  */
99 #define FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY  ((__force fpi_t)BIT(0))
100
101 /*
102  * Place the (possibly merged) page to the tail of the freelist. Will ignore
103  * page shuffling (relevant code - e.g., memory onlining - is expected to
104  * shuffle the whole zone).
105  *
106  * Note: No code should rely on this flag for correctness - it's purely
107  *       to allow for optimizations when handing back either fresh pages
108  *       (memory onlining) or untouched pages (page isolation, free page
109  *       reporting).
110  */
111 #define FPI_TO_TAIL             ((__force fpi_t)BIT(1))
112
113 /*
114  * Don't poison memory with KASAN (only for the tag-based modes).
115  * During boot, all non-reserved memblock memory is exposed to page_alloc.
116  * Poisoning all that memory lengthens boot time, especially on systems with
117  * large amount of RAM. This flag is used to skip that poisoning.
118  * This is only done for the tag-based KASAN modes, as those are able to
119  * detect memory corruptions with the memory tags assigned by default.
120  * All memory allocated normally after boot gets poisoned as usual.
121  */
122 #define FPI_SKIP_KASAN_POISON   ((__force fpi_t)BIT(2))
123
124 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
125 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
126 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION (8)
127
128 struct pagesets {
129         local_lock_t lock;
130 };
131 static DEFINE_PER_CPU(struct pagesets, pagesets) __maybe_unused = {
132         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
133 };
134
135 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
136 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
137 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
138 #endif
139
140 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
141
142 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
143 /*
144  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
145  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
146  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
147  * defined in <linux/topology.h>.
148  */
149 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
150 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
151 #endif
152
153 /* work_structs for global per-cpu drains */
154 struct pcpu_drain {
155         struct zone *zone;
156         struct work_struct work;
157 };
158 static DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
159 static DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
160
161 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
162 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
163 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
164 #endif
165
166 /*
167  * Array of node states.
168  */
169 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
170         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
171         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
172 #ifndef CONFIG_NUMA
173         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
174 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
175         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
176 #endif
177         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
178         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
179 #endif  /* NUMA */
180 };
181 EXPORT_SYMBOL(node_states);
182
183 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
184 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
185 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
186 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
187
188 int percpu_pagelist_high_fraction;
189 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
190 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
191 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
192
193 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
194 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
195
196 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
197                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
198 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
199 {
200
201         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
202 }
203 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
204
205 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
206                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
207 static int __init early_init_on_free(char *buf)
208 {
209         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
210 }
211 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
212
213 /*
214  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
215  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
216  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
217  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
218  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
219  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
220  */
221 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
222 {
223         return page->index;
224 }
225
226 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228         page->index = migratetype;
229 }
230
231 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
232 /*
233  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
234  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
235  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
236  * they should always be called with system_transition_mutex held
237  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
238  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
239  * with that modification).
240  */
241
242 static gfp_t saved_gfp_mask;
243
244 void pm_restore_gfp_mask(void)
245 {
246         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
247         if (saved_gfp_mask) {
248                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
249                 saved_gfp_mask = 0;
250         }
251 }
252
253 void pm_restrict_gfp_mask(void)
254 {
255         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
256         WARN_ON(saved_gfp_mask);
257         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
258         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
259 }
260
261 bool pm_suspended_storage(void)
262 {
263         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
264                 return false;
265         return true;
266 }
267 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
268
269 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
270 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
271 #endif
272
273 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
274                             fpi_t fpi_flags);
275
276 /*
277  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
278  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
279  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
280  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
281  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
282  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
283  *
284  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
285  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
286  */
287 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
288 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
289         [ZONE_DMA] = 256,
290 #endif
291 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
292         [ZONE_DMA32] = 256,
293 #endif
294         [ZONE_NORMAL] = 32,
295 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
296         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
297 #endif
298         [ZONE_MOVABLE] = 0,
299 };
300
301 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
302 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
303          "DMA",
304 #endif
305 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
306          "DMA32",
307 #endif
308          "Normal",
309 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
310          "HighMem",
311 #endif
312          "Movable",
313 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
314          "Device",
315 #endif
316 };
317
318 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
319         "Unmovable",
320         "Movable",
321         "Reclaimable",
322         "HighAtomic",
323 #ifdef CONFIG_CMA
324         "CMA",
325 #endif
326 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
327         "Isolate",
328 #endif
329 };
330
331 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[NR_COMPOUND_DTORS] = {
332         [NULL_COMPOUND_DTOR] = NULL,
333         [COMPOUND_PAGE_DTOR] = free_compound_page,
334 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
335         [HUGETLB_PAGE_DTOR] = free_huge_page,
336 #endif
337 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
338         [TRANSHUGE_PAGE_DTOR] = free_transhuge_page,
339 #endif
340 };
341
342 int min_free_kbytes = 1024;
343 int user_min_free_kbytes = -1;
344 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
345 int watermark_scale_factor = 10;
346
347 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
348 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
349 static unsigned long dma_reserve __initdata;
350
351 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
352 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
353 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
354 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
355 static unsigned long required_movablecore __initdata;
356 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
357 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
358 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
359
360 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
361 int movable_zone;
362 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
363
364 #if MAX_NUMNODES > 1
365 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
366 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
367 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
368 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
369 #endif
370
371 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
372
373 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
374 /*
375  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
376  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
377  * and we can permanently disable that path.
378  */
379 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
380
381 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
382 {
383         return static_branch_unlikely(&deferred_pages);
384 }
385
386 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
387 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
388 {
389         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
390
391         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
392                 return true;
393
394         return false;
395 }
396
397 /*
398  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
399  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
400  */
401 static bool __meminit
402 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
403 {
404         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
405
406         /*
407          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
408          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
409          */
410         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
411                 prev_end_pfn = end_pfn;
412                 nr_initialised = 0;
413         }
414
415         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
416         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
417                 return false;
418
419         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
420                 return true;
421         /*
422          * We start only with one section of pages, more pages are added as
423          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
424          */
425         nr_initialised++;
426         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
427             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
428                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
429                 return true;
430         }
431         return false;
432 }
433 #else
434 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
435 {
436         return false;
437 }
438
439 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
440 {
441         return false;
442 }
443
444 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
445 {
446         return false;
447 }
448 #endif
449
450 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
451 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(const struct page *page,
452                                                         unsigned long pfn)
453 {
454 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
455         return section_to_usemap(__pfn_to_section(pfn));
456 #else
457         return page_zone(page)->pageblock_flags;
458 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
459 }
460
461 static inline int pfn_to_bitidx(const struct page *page, unsigned long pfn)
462 {
463 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
464         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
465 #else
466         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
467 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
468         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
469 }
470
471 static __always_inline
472 unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
473                                         unsigned long pfn,
474                                         unsigned long mask)
475 {
476         unsigned long *bitmap;
477         unsigned long bitidx, word_bitidx;
478         unsigned long word;
479
480         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
481         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
482         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
483         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
484
485         word = bitmap[word_bitidx];
486         return (word >> bitidx) & mask;
487 }
488
489 /**
490  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
491  * @page: The page within the block of interest
492  * @pfn: The target page frame number
493  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
494  *
495  * Return: pageblock_bits flags
496  */
497 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
498                                         unsigned long pfn, unsigned long mask)
499 {
500         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, mask);
501 }
502
503 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(const struct page *page,
504                                         unsigned long pfn)
505 {
506         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, MIGRATETYPE_MASK);
507 }
508
509 /**
510  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
511  * @page: The page within the block of interest
512  * @flags: The flags to set
513  * @pfn: The target page frame number
514  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
515  */
516 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
517                                         unsigned long pfn,
518                                         unsigned long mask)
519 {
520         unsigned long *bitmap;
521         unsigned long bitidx, word_bitidx;
522         unsigned long old_word, word;
523
524         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
525         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
526
527         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
528         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
529         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
530         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
531
532         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
533
534         mask <<= bitidx;
535         flags <<= bitidx;
536
537         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
538         for (;;) {
539                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
540                 if (word == old_word)
541                         break;
542                 word = old_word;
543         }
544 }
545
546 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
547 {
548         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
549                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
550                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
551
552         set_pfnblock_flags_mask(page, (unsigned long)migratetype,
553                                 page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK);
554 }
555
556 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
557 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
558 {
559         int ret = 0;
560         unsigned seq;
561         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
562         unsigned long sp, start_pfn;
563
564         do {
565                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
566                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
567                 sp = zone->spanned_pages;
568                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
569                         ret = 1;
570         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
571
572         if (ret)
573                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
574                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
575                         start_pfn, start_pfn + sp);
576
577         return ret;
578 }
579
580 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
581 {
582         if (zone != page_zone(page))
583                 return 0;
584
585         return 1;
586 }
587 /*
588  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
589  */
590 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
591 {
592         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
593                 return 1;
594         if (!page_is_consistent(zone, page))
595                 return 1;
596
597         return 0;
598 }
599 #else
600 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
601 {
602         return 0;
603 }
604 #endif
605
606 static void bad_page(struct page *page, const char *reason)
607 {
608         static unsigned long resume;
609         static unsigned long nr_shown;
610         static unsigned long nr_unshown;
611
612         /*
613          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
614          * or allow a steady drip of one report per second.
615          */
616         if (nr_shown == 60) {
617                 if (time_before(jiffies, resume)) {
618                         nr_unshown++;
619                         goto out;
620                 }
621                 if (nr_unshown) {
622                         pr_alert(
623                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
624                                 nr_unshown);
625                         nr_unshown = 0;
626                 }
627                 nr_shown = 0;
628         }
629         if (nr_shown++ == 0)
630                 resume = jiffies + 60 * HZ;
631
632         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
633                 current->comm, page_to_pfn(page));
634         dump_page(page, reason);
635
636         print_modules();
637         dump_stack();
638 out:
639         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
640         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
641         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
642 }
643
644 static inline unsigned int order_to_pindex(int migratetype, int order)
645 {
646         int base = order;
647
648 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
649         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
650                 VM_BUG_ON(order != pageblock_order);
651                 base = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1;
652         }
653 #else
654         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
655 #endif
656
657         return (MIGRATE_PCPTYPES * base) + migratetype;
658 }
659
660 static inline int pindex_to_order(unsigned int pindex)
661 {
662         int order = pindex / MIGRATE_PCPTYPES;
663
664 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
665         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
666                 order = pageblock_order;
667 #else
668         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
669 #endif
670
671         return order;
672 }
673
674 static inline bool pcp_allowed_order(unsigned int order)
675 {
676         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
677                 return true;
678 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
679         if (order == pageblock_order)
680                 return true;
681 #endif
682         return false;
683 }
684
685 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
686 {
687         if (pcp_allowed_order(order))           /* Via pcp? */
688                 free_unref_page(page, order);
689         else
690                 __free_pages_ok(page, order, FPI_NONE);
691 }
692
693 /*
694  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
695  *
696  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
697  *
698  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
699  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
700  *
701  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
702  * page destructors. See compound_page_dtors.
703  *
704  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
705  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
706  */
707
708 void free_compound_page(struct page *page)
709 {
710         mem_cgroup_uncharge(page_folio(page));
711         free_the_page(page, compound_order(page));
712 }
713
714 static void prep_compound_head(struct page *page, unsigned int order)
715 {
716         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
717         set_compound_order(page, order);
718         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
719         atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
720 }
721
722 static void prep_compound_tail(struct page *head, int tail_idx)
723 {
724         struct page *p = head + tail_idx;
725
726         p->mapping = TAIL_MAPPING;
727         set_compound_head(p, head);
728 }
729
730 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
731 {
732         int i;
733         int nr_pages = 1 << order;
734
735         __SetPageHead(page);
736         for (i = 1; i < nr_pages; i++)
737                 prep_compound_tail(page, i);
738
739         prep_compound_head(page, order);
740 }
741
742 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
743 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
744
745 bool _debug_pagealloc_enabled_early __read_mostly
746                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
747 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled_early);
748 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
749 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
750
751 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
752
753 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
754 {
755         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled_early);
756 }
757 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
758
759 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
760 {
761         unsigned long res;
762
763         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
764                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
765                 return 0;
766         }
767         _debug_guardpage_minorder = res;
768         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
769         return 0;
770 }
771 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
772
773 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
774                                 unsigned int order, int migratetype)
775 {
776         if (!debug_guardpage_enabled())
777                 return false;
778
779         if (order >= debug_guardpage_minorder())
780                 return false;
781
782         __SetPageGuard(page);
783         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
784         set_page_private(page, order);
785         /* Guard pages are not available for any usage */
786         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
787
788         return true;
789 }
790
791 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
792                                 unsigned int order, int migratetype)
793 {
794         if (!debug_guardpage_enabled())
795                 return;
796
797         __ClearPageGuard(page);
798
799         set_page_private(page, 0);
800         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
801                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
802 }
803 #else
804 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
805                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
806 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
807                                 unsigned int order, int migratetype) {}
808 #endif
809
810 /*
811  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
812  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
813  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
814  * enabled, and then make decisions.
815  */
816 void init_mem_debugging_and_hardening(void)
817 {
818         bool page_poisoning_requested = false;
819
820 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
821         /*
822          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
823          * either of those options are enabled, enable poisoning.
824          */
825         if (page_poisoning_enabled() ||
826              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
827               debug_pagealloc_enabled())) {
828                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
829                 page_poisoning_requested = true;
830         }
831 #endif
832
833         if ((_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early) &&
834             page_poisoning_requested) {
835                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
836                         "will take precedence over init_on_alloc and init_on_free\n");
837                 _init_on_alloc_enabled_early = false;
838                 _init_on_free_enabled_early = false;
839         }
840
841         if (_init_on_alloc_enabled_early)
842                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
843         else
844                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
845
846         if (_init_on_free_enabled_early)
847                 static_branch_enable(&init_on_free);
848         else
849                 static_branch_disable(&init_on_free);
850
851 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
852         if (!debug_pagealloc_enabled())
853                 return;
854
855         static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
856
857         if (!debug_guardpage_minorder())
858                 return;
859
860         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
861 #endif
862 }
863
864 static inline void set_buddy_order(struct page *page, unsigned int order)
865 {
866         set_page_private(page, order);
867         __SetPageBuddy(page);
868 }
869
870 /*
871  * This function checks whether a page is free && is the buddy
872  * we can coalesce a page and its buddy if
873  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
874  * (b) the buddy is in the buddy system &&
875  * (c) a page and its buddy have the same order &&
876  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
877  *
878  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
879  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
880  *
881  * For recording page's order, we use page_private(page).
882  */
883 static inline bool page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
884                                                         unsigned int order)
885 {
886         if (!page_is_guard(buddy) && !PageBuddy(buddy))
887                 return false;
888
889         if (buddy_order(buddy) != order)
890                 return false;
891
892         /*
893          * zone check is done late to avoid uselessly calculating
894          * zone/node ids for pages that could never merge.
895          */
896         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
897                 return false;
898
899         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
900
901         return true;
902 }
903
904 #ifdef CONFIG_COMPACTION
905 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
906 {
907         struct capture_control *capc = current->capture_control;
908
909         return unlikely(capc) &&
910                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
911                 !capc->page &&
912                 capc->cc->zone == zone ? capc : NULL;
913 }
914
915 static inline bool
916 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
917                    int order, int migratetype)
918 {
919         if (!capc || order != capc->cc->order)
920                 return false;
921
922         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
923         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
924             is_migrate_isolate(migratetype))
925                 return false;
926
927         /*
928          * Do not let lower order allocations pollute a movable pageblock.
929          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
930          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
931          * have trouble finding a high-order free page.
932          */
933         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
934                 return false;
935
936         capc->page = page;
937         return true;
938 }
939
940 #else
941 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
942 {
943         return NULL;
944 }
945
946 static inline bool
947 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
948                    int order, int migratetype)
949 {
950         return false;
951 }
952 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
953
954 /* Used for pages not on another list */
955 static inline void add_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
956                                     unsigned int order, int migratetype)
957 {
958         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
959
960         list_add(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
961         area->nr_free++;
962 }
963
964 /* Used for pages not on another list */
965 static inline void add_to_free_list_tail(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_add_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
971         area->nr_free++;
972 }
973
974 /*
975  * Used for pages which are on another list. Move the pages to the tail
976  * of the list - so the moved pages won't immediately be considered for
977  * allocation again (e.g., optimization for memory onlining).
978  */
979 static inline void move_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
980                                      unsigned int order, int migratetype)
981 {
982         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
983
984         list_move_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
985 }
986
987 static inline void del_page_from_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
988                                            unsigned int order)
989 {
990         /* clear reported state and update reported page count */
991         if (page_reported(page))
992                 __ClearPageReported(page);
993
994         list_del(&page->lru);
995         __ClearPageBuddy(page);
996         set_page_private(page, 0);
997         zone->free_area[order].nr_free--;
998 }
999
1000 /*
1001  * If this is not the largest possible page, check if the buddy
1002  * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
1003  * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
1004  * that is happening, add the free page to the tail of the list
1005  * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
1006  * as a higher order page
1007  */
1008 static inline bool
1009 buddy_merge_likely(unsigned long pfn, unsigned long buddy_pfn,
1010                    struct page *page, unsigned int order)
1011 {
1012         struct page *higher_page, *higher_buddy;
1013         unsigned long combined_pfn;
1014
1015         if (order >= MAX_ORDER - 2)
1016                 return false;
1017
1018         combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1019         higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
1020         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
1021         higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
1022
1023         return page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1);
1024 }
1025
1026 /*
1027  * Freeing function for a buddy system allocator.
1028  *
1029  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
1030  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
1031  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
1032  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
1033  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
1034  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
1035  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
1036  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
1037  * parts of the VM system.
1038  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
1039  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
1040  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
1041  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
1042  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
1043  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
1044  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
1045  * triggers coalescing into a block of larger size.
1046  *
1047  * -- nyc
1048  */
1049
1050 static inline void __free_one_page(struct page *page,
1051                 unsigned long pfn,
1052                 struct zone *zone, unsigned int order,
1053                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1054 {
1055         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
1056         unsigned int max_order = pageblock_order;
1057         unsigned long buddy_pfn;
1058         unsigned long combined_pfn;
1059         struct page *buddy;
1060         bool to_tail;
1061
1062         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
1063         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
1064
1065         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
1066         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
1067                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
1068
1069         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
1070         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1071
1072 continue_merging:
1073         while (order < max_order) {
1074                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
1075                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1076                                                                 migratetype);
1077                         return;
1078                 }
1079                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1080                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1081
1082                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
1083                         goto done_merging;
1084                 /*
1085                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
1086                  * merge with it and move up one order.
1087                  */
1088                 if (page_is_guard(buddy))
1089                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
1090                 else
1091                         del_page_from_free_list(buddy, zone, order);
1092                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1093                 page = page + (combined_pfn - pfn);
1094                 pfn = combined_pfn;
1095                 order++;
1096         }
1097         if (order < MAX_ORDER - 1) {
1098                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
1099                  * We want to prevent merge between freepages on pageblock
1100                  * without fallbacks and normal pageblock. Without this,
1101                  * pageblock isolation could cause incorrect freepage or CMA
1102                  * accounting or HIGHATOMIC accounting.
1103                  *
1104                  * We don't want to hit this code for the more frequent
1105                  * low-order merging.
1106                  */
1107                 int buddy_mt;
1108
1109                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1110                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1111
1112                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
1113                         goto done_merging;
1114                 buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
1115
1116                 if (migratetype != buddy_mt
1117                                 && (!migratetype_is_mergeable(migratetype) ||
1118                                         !migratetype_is_mergeable(buddy_mt)))
1119                         goto done_merging;
1120                 max_order = order + 1;
1121                 goto continue_merging;
1122         }
1123
1124 done_merging:
1125         set_buddy_order(page, order);
1126
1127         if (fpi_flags & FPI_TO_TAIL)
1128                 to_tail = true;
1129         else if (is_shuffle_order(order))
1130                 to_tail = shuffle_pick_tail();
1131         else
1132                 to_tail = buddy_merge_likely(pfn, buddy_pfn, page, order);
1133
1134         if (to_tail)
1135                 add_to_free_list_tail(page, zone, order, migratetype);
1136         else
1137                 add_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
1138
1139         /* Notify page reporting subsystem of freed page */
1140         if (!(fpi_flags & FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY))
1141                 page_reporting_notify_free(order);
1142 }
1143
1144 /*
1145  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
1146  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
1147  * check if necessary.
1148  */
1149 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
1150                                         unsigned long check_flags)
1151 {
1152         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1153                 return false;
1154
1155         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1156                         page_ref_count(page) |
1157 #ifdef CONFIG_MEMCG
1158                         page->memcg_data |
1159 #endif
1160                         (page->flags & check_flags)))
1161                 return false;
1162
1163         return true;
1164 }
1165
1166 static const char *page_bad_reason(struct page *page, unsigned long flags)
1167 {
1168         const char *bad_reason = NULL;
1169
1170         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1171                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1172         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1173                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1174         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1175                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1176         if (unlikely(page->flags & flags)) {
1177                 if (flags == PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
1178                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag(s) set";
1179                 else
1180                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1181         }
1182 #ifdef CONFIG_MEMCG
1183         if (unlikely(page->memcg_data))
1184                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1185 #endif
1186         return bad_reason;
1187 }
1188
1189 static void check_free_page_bad(struct page *page)
1190 {
1191         bad_page(page,
1192                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE));
1193 }
1194
1195 static inline int check_free_page(struct page *page)
1196 {
1197         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1198                 return 0;
1199
1200         /* Something has gone sideways, find it */
1201         check_free_page_bad(page);
1202         return 1;
1203 }
1204
1205 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1206 {
1207         int ret = 1;
1208
1209         /*
1210          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1211          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1212          */
1213         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1214
1215         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1216                 ret = 0;
1217                 goto out;
1218         }
1219         switch (page - head_page) {
1220         case 1:
1221                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1222                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1223                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount");
1224                         goto out;
1225                 }
1226                 break;
1227         case 2:
1228                 /*
1229                  * the second tail page: ->mapping is
1230                  * deferred_list.next -- ignore value.
1231                  */
1232                 break;
1233         default:
1234                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1235                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page");
1236                         goto out;
1237                 }
1238                 break;
1239         }
1240         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1241                 bad_page(page, "PageTail not set");
1242                 goto out;
1243         }
1244         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1245                 bad_page(page, "compound_head not consistent");
1246                 goto out;
1247         }
1248         ret = 0;
1249 out:
1250         page->mapping = NULL;
1251         clear_compound_head(page);
1252         return ret;
1253 }
1254
1255 /*
1256  * Skip KASAN memory poisoning when either:
1257  *
1258  * 1. Deferred memory initialization has not yet completed,
1259  *    see the explanation below.
1260  * 2. Skipping poisoning is requested via FPI_SKIP_KASAN_POISON,
1261  *    see the comment next to it.
1262  * 3. Skipping poisoning is requested via __GFP_SKIP_KASAN_POISON,
1263  *    see the comment next to it.
1264  *
1265  * Poisoning pages during deferred memory init will greatly lengthen the
1266  * process and cause problem in large memory systems as the deferred pages
1267  * initialization is done with interrupt disabled.
1268  *
1269  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
1270  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
1271  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
1272  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
1273  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
1274  * initialization is done, but this is not likely to happen.
1275  */
1276 static inline bool should_skip_kasan_poison(struct page *page, fpi_t fpi_flags)
1277 {
1278         return deferred_pages_enabled() ||
1279                (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
1280                 (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON)) ||
1281                PageSkipKASanPoison(page);
1282 }
1283
1284 static void kernel_init_free_pages(struct page *page, int numpages)
1285 {
1286         int i;
1287
1288         /* s390's use of memset() could override KASAN redzones. */
1289         kasan_disable_current();
1290         for (i = 0; i < numpages; i++) {
1291                 u8 tag = page_kasan_tag(page + i);
1292                 page_kasan_tag_reset(page + i);
1293                 clear_highpage(page + i);
1294                 page_kasan_tag_set(page + i, tag);
1295         }
1296         kasan_enable_current();
1297 }
1298
1299 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1300                         unsigned int order, bool check_free, fpi_t fpi_flags)
1301 {
1302         int bad = 0;
1303         bool init = want_init_on_free();
1304
1305         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1306
1307         trace_mm_page_free(page, order);
1308
1309         if (unlikely(PageHWPoison(page)) && !order) {
1310                 /*
1311                  * Do not let hwpoison pages hit pcplists/buddy
1312                  * Untie memcg state and reset page's owner
1313                  */
1314                 if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1315                         __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1316                 reset_page_owner(page, order);
1317                 page_table_check_free(page, order);
1318                 return false;
1319         }
1320
1321         /*
1322          * Check tail pages before head page information is cleared to
1323          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1324          */
1325         if (unlikely(order)) {
1326                 bool compound = PageCompound(page);
1327                 int i;
1328
1329                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1330
1331                 if (compound) {
1332                         ClearPageDoubleMap(page);
1333                         ClearPageHasHWPoisoned(page);
1334                 }
1335                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1336                         if (compound)
1337                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1338                         if (unlikely(check_free_page(page + i))) {
1339                                 bad++;
1340                                 continue;
1341                         }
1342                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1343                 }
1344         }
1345         if (PageMappingFlags(page))
1346                 page->mapping = NULL;
1347         if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1348                 __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1349         if (check_free)
1350                 bad += check_free_page(page);
1351         if (bad)
1352                 return false;
1353
1354         page_cpupid_reset_last(page);
1355         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1356         reset_page_owner(page, order);
1357         page_table_check_free(page, order);
1358
1359         if (!PageHighMem(page)) {
1360                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1361                                            PAGE_SIZE << order);
1362                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1363                                            PAGE_SIZE << order);
1364         }
1365
1366         kernel_poison_pages(page, 1 << order);
1367
1368         /*
1369          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1370          * KASAN poisoning and memory initialization code must be
1371          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1372          *
1373          * With hardware tag-based KASAN, memory tags must be set before the
1374          * page becomes unavailable via debug_pagealloc or arch_free_page.
1375          */
1376         if (!should_skip_kasan_poison(page, fpi_flags)) {
1377                 kasan_poison_pages(page, order, init);
1378
1379                 /* Memory is already initialized if KASAN did it internally. */
1380                 if (kasan_has_integrated_init())
1381                         init = false;
1382         }
1383         if (init)
1384                 kernel_init_free_pages(page, 1 << order);
1385
1386         /*
1387          * arch_free_page() can make the page's contents inaccessible.  s390
1388          * does this.  So nothing which can access the page's contents should
1389          * happen after this.
1390          */
1391         arch_free_page(page, order);
1392
1393         debug_pagealloc_unmap_pages(page, 1 << order);
1394
1395         return true;
1396 }
1397
1398 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1399 /*
1400  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked immediately when being freed
1401  * to pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are also rechecked when
1402  * moved from pcp lists to free lists.
1403  */
1404 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1405 {
1406         return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1407 }
1408
1409 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1410 {
1411         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1412                 return check_free_page(page);
1413         else
1414                 return false;
1415 }
1416 #else
1417 /*
1418  * With DEBUG_VM disabled, order-0 pages being freed are checked only when
1419  * moving from pcp lists to free list in order to reduce overhead. With
1420  * debug_pagealloc enabled, they are checked also immediately when being freed
1421  * to the pcp lists.
1422  */
1423 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1424 {
1425         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1426                 return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1427         else
1428                 return free_pages_prepare(page, order, false, FPI_NONE);
1429 }
1430
1431 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1432 {
1433         return check_free_page(page);
1434 }
1435 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1436
1437 /*
1438  * Frees a number of pages from the PCP lists
1439  * Assumes all pages on list are in same zone.
1440  * count is the number of pages to free.
1441  */
1442 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1443                                         struct per_cpu_pages *pcp,
1444                                         int pindex)
1445 {
1446         int min_pindex = 0;
1447         int max_pindex = NR_PCP_LISTS - 1;
1448         unsigned int order;
1449         bool isolated_pageblocks;
1450         struct page *page;
1451
1452         /*
1453          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1454          * below while (list_empty(list)) loop.
1455          */
1456         count = min(pcp->count, count);
1457
1458         /* Ensure requested pindex is drained first. */
1459         pindex = pindex - 1;
1460
1461         /*
1462          * local_lock_irq held so equivalent to spin_lock_irqsave for
1463          * both PREEMPT_RT and non-PREEMPT_RT configurations.
1464          */
1465         spin_lock(&zone->lock);
1466         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1467
1468         while (count > 0) {
1469                 struct list_head *list;
1470                 int nr_pages;
1471
1472                 /* Remove pages from lists in a round-robin fashion. */
1473                 do {
1474                         if (++pindex > max_pindex)
1475                                 pindex = min_pindex;
1476                         list = &pcp->lists[pindex];
1477                         if (!list_empty(list))
1478                                 break;
1479
1480                         if (pindex == max_pindex)
1481                                 max_pindex--;
1482                         if (pindex == min_pindex)
1483                                 min_pindex++;
1484                 } while (1);
1485
1486                 order = pindex_to_order(pindex);
1487                 nr_pages = 1 << order;
1488                 BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER >= (1<<NR_PCP_ORDER_WIDTH));
1489                 do {
1490                         int mt;
1491
1492                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1493                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1494
1495                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1496                         list_del(&page->lru);
1497                         count -= nr_pages;
1498                         pcp->count -= nr_pages;
1499
1500                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1501                                 continue;
1502
1503                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1504                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1505                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1506                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1507                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1508
1509                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt, FPI_NONE);
1510                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, order, mt);
1511                 } while (count > 0 && !list_empty(list));
1512         }
1513
1514         spin_unlock(&zone->lock);
1515 }
1516
1517 static void free_one_page(struct zone *zone,
1518                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1519                                 unsigned int order,
1520                                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1521 {
1522         unsigned long flags;
1523
1524         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1525         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1526                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1527                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1528         }
1529         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1530         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1531 }
1532
1533 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1534                                 unsigned long zone, int nid)
1535 {
1536         mm_zero_struct_page(page);
1537         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1538         init_page_count(page);
1539         page_mapcount_reset(page);
1540         page_cpupid_reset_last(page);
1541         page_kasan_tag_reset(page);
1542
1543         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1544 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1545         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1546         if (!is_highmem_idx(zone))
1547                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1548 #endif
1549 }
1550
1551 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1552 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1553 {
1554         pg_data_t *pgdat;
1555         int nid, zid;
1556
1557         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1558                 return;
1559
1560         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1561         pgdat = NODE_DATA(nid);
1562
1563         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1564                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1565
1566                 if (zone_spans_pfn(zone, pfn))
1567                         break;
1568         }
1569         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1570 }
1571 #else
1572 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1573 {
1574 }
1575 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1576
1577 /*
1578  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1579  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1580  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1581  * sent to the buddy page allocator.
1582  */
1583 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1584 {
1585         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1586         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1587
1588         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1589                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1590                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1591
1592                         init_reserved_page(start_pfn);
1593
1594                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1595                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1596
1597                         /*
1598                          * no need for atomic set_bit because the struct
1599                          * page is not visible yet so nobody should
1600                          * access it yet.
1601                          */
1602                         __SetPageReserved(page);
1603                 }
1604         }
1605 }
1606
1607 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
1608                             fpi_t fpi_flags)
1609 {
1610         unsigned long flags;
1611         int migratetype;
1612         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1613         struct zone *zone = page_zone(page);
1614
1615         if (!free_pages_prepare(page, order, true, fpi_flags))
1616                 return;
1617
1618         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1619
1620         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1621         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1622                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1623                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1624         }
1625         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1626         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1627
1628         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1629 }
1630
1631 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1632 {
1633         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1634         struct page *p = page;
1635         unsigned int loop;
1636
1637         /*
1638          * When initializing the memmap, __init_single_page() sets the refcount
1639          * of all pages to 1 ("allocated"/"not free"). We have to set the
1640          * refcount of all involved pages to 0.
1641          */
1642         prefetchw(p);
1643         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1644                 prefetchw(p + 1);
1645                 __ClearPageReserved(p);
1646                 set_page_count(p, 0);
1647         }
1648         __ClearPageReserved(p);
1649         set_page_count(p, 0);
1650
1651         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1652
1653         /*
1654          * Bypass PCP and place fresh pages right to the tail, primarily
1655          * relevant for memory onlining.
1656          */
1657         __free_pages_ok(page, order, FPI_TO_TAIL | FPI_SKIP_KASAN_POISON);
1658 }
1659
1660 #ifdef CONFIG_NUMA
1661
1662 /*
1663  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1664  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1665  * treats start/end as pfns.
1666  */
1667 struct mminit_pfnnid_cache {
1668         unsigned long last_start;
1669         unsigned long last_end;
1670         int last_nid;
1671 };
1672
1673 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1674
1675 /*
1676  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
1677  */
1678 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1679                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1680 {
1681         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1682         int nid;
1683
1684         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
1685                 return state->last_nid;
1686
1687         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
1688         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1689                 state->last_start = start_pfn;
1690                 state->last_end = end_pfn;
1691                 state->last_nid = nid;
1692         }
1693
1694         return nid;
1695 }
1696
1697 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1698 {
1699         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1700         int nid;
1701
1702         spin_lock(&early_pfn_lock);
1703         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1704         if (nid < 0)
1705                 nid = first_online_node;
1706         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1707
1708         return nid;
1709 }
1710 #endif /* CONFIG_NUMA */
1711
1712 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1713                                                         unsigned int order)
1714 {
1715         if (early_page_uninitialised(pfn))
1716                 return;
1717         __free_pages_core(page, order);
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1722  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1723  * with the migration of free compaction scanner.
1724  *
1725  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1726  *
1727  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1728  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1729  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1730  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1731  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1732  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1733  * page in a pageblock.
1734  */
1735 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1736                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1737 {
1738         struct page *start_page;
1739         struct page *end_page;
1740
1741         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1742         end_pfn--;
1743
1744         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1745                 return NULL;
1746
1747         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1748         if (!start_page)
1749                 return NULL;
1750
1751         if (page_zone(start_page) != zone)
1752                 return NULL;
1753
1754         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1755
1756         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1757         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1758                 return NULL;
1759
1760         return start_page;
1761 }
1762
1763 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1764 {
1765         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1766         unsigned long block_end_pfn;
1767
1768         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1769         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1770                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1771                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1772
1773                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1774
1775                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1776                                              block_end_pfn, zone))
1777                         return;
1778                 cond_resched();
1779         }
1780
1781         /* We confirm that there is no hole */
1782         zone->contiguous = true;
1783 }
1784
1785 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1786 {
1787         zone->contiguous = false;
1788 }
1789
1790 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1791 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1792                                        unsigned long nr_pages)
1793 {
1794         struct page *page;
1795         unsigned long i;
1796
1797         if (!nr_pages)
1798                 return;
1799
1800         page = pfn_to_page(pfn);
1801
1802         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1803         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1804             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1805                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1806                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1807                 return;
1808         }
1809
1810         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1811                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1812                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1813                 __free_pages_core(page, 0);
1814         }
1815 }
1816
1817 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1818 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1819 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1820
1821 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1822 {
1823         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1824                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1825 }
1826
1827 /*
1828  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1829  *
1830  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1831  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1832  * function is optimized out.
1833  *
1834  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1835  * of the head pfn.
1836  */
1837 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1838 {
1839         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1840                 return false;
1841         return true;
1842 }
1843
1844 /*
1845  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1846  * pageblock_nr_pages sizes.
1847  */
1848 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1849                                        unsigned long end_pfn)
1850 {
1851         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1852         unsigned long nr_free = 0;
1853
1854         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1855                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1856                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1857                         nr_free = 0;
1858                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1859                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1860                         nr_free = 1;
1861                 } else {
1862                         nr_free++;
1863                 }
1864         }
1865         /* Free the last block of pages to allocator */
1866         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1867 }
1868
1869 /*
1870  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1871  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1872  * Return number of pages initialized.
1873  */
1874 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1875                                                  unsigned long pfn,
1876                                                  unsigned long end_pfn)
1877 {
1878         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1879         int nid = zone_to_nid(zone);
1880         unsigned long nr_pages = 0;
1881         int zid = zone_idx(zone);
1882         struct page *page = NULL;
1883
1884         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1885                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1886                         page = NULL;
1887                         continue;
1888                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1889                         page = pfn_to_page(pfn);
1890                 } else {
1891                         page++;
1892                 }
1893                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1894                 nr_pages++;
1895         }
1896         return (nr_pages);
1897 }
1898
1899 /*
1900  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1901  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1902  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1903  * return false indicating there are no valid ranges left.
1904  */
1905 static bool __init
1906 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1907                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1908                                     unsigned long first_init_pfn)
1909 {
1910         u64 j;
1911
1912         /*
1913          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
1914          * already been initialized. We don't need to do anything with them
1915          * so we just need to flush them out of the system.
1916          */
1917         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
1918                 if (*epfn <= first_init_pfn)
1919                         continue;
1920                 if (*spfn < first_init_pfn)
1921                         *spfn = first_init_pfn;
1922                 *i = j;
1923                 return true;
1924         }
1925
1926         return false;
1927 }
1928
1929 /*
1930  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1931  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
1932  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1933  * page in __free_one_page()).
1934  *
1935  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
1936  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
1937  * any issues with the buddy page computation.
1938  */
1939 static unsigned long __init
1940 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
1941                        unsigned long *end_pfn)
1942 {
1943         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
1944         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
1945         unsigned long nr_pages = 0;
1946         u64 j = *i;
1947
1948         /* First we loop through and initialize the page values */
1949         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
1950                 unsigned long t;
1951
1952                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
1953                         break;
1954
1955                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
1956                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
1957
1958                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
1959                         *start_pfn = mo_pfn;
1960                         break;
1961                 }
1962         }
1963
1964         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
1965         swap(j, *i);
1966
1967         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
1968                 unsigned long t;
1969
1970                 if (mo_pfn <= spfn)
1971                         break;
1972
1973                 t = min(mo_pfn, epfn);
1974                 deferred_free_pages(spfn, t);
1975
1976                 if (mo_pfn <= epfn)
1977                         break;
1978         }
1979
1980         return nr_pages;
1981 }
1982
1983 static void __init
1984 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
1985                            void *arg)
1986 {
1987         unsigned long spfn, epfn;
1988         struct zone *zone = arg;
1989         u64 i;
1990
1991         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
1992
1993         /*
1994          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
1995          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
1996          */
1997         while (spfn < end_pfn) {
1998                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
1999                 cond_resched();
2000         }
2001 }
2002
2003 /* An arch may override for more concurrency. */
2004 __weak int __init
2005 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
2006 {
2007         return 1;
2008 }
2009
2010 /* Initialise remaining memory on a node */
2011 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
2012 {
2013         pg_data_t *pgdat = data;
2014         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2015         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2016         unsigned long first_init_pfn, flags;
2017         unsigned long start = jiffies;
2018         struct zone *zone;
2019         int zid, max_threads;
2020         u64 i;
2021
2022         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2023         if (!cpumask_empty(cpumask))
2024                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2025
2026         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2027         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2028         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2029                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2030                 pgdat_init_report_one_done();
2031                 return 0;
2032         }
2033
2034         /* Sanity check boundaries */
2035         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2036         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2037         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2038
2039         /*
2040          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2041          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2042          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2043          */
2044         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2045
2046         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2047         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2048                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2049                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2050                         break;
2051         }
2052
2053         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2054         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2055                                                  first_init_pfn))
2056                 goto zone_empty;
2057
2058         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2059
2060         while (spfn < epfn) {
2061                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2062                 struct padata_mt_job job = {
2063                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2064                         .fn_arg      = zone,
2065                         .start       = spfn,
2066                         .size        = epfn_align - spfn,
2067                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2068                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2069                         .max_threads = max_threads,
2070                 };
2071
2072                 padata_do_multithreaded(&job);
2073                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2074                                                     epfn_align);
2075         }
2076 zone_empty:
2077         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2078         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2079
2080         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2081                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2082
2083         pgdat_init_report_one_done();
2084         return 0;
2085 }
2086
2087 /*
2088  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2089  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2090  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2091  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2092  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2093  *
2094  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2095  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2096  * enough pages to satisfy the allocation.
2097  *
2098  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2099  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2100  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2101  */
2102 static noinline bool __init
2103 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2104 {
2105         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2106         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2107         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2108         unsigned long spfn, epfn, flags;
2109         unsigned long nr_pages = 0;
2110         u64 i;
2111
2112         /* Only the last zone may have deferred pages */
2113         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2114                 return false;
2115
2116         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2117
2118         /*
2119          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2120          * true, as there might be enough pages already.
2121          */
2122         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2123                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2124                 return true;
2125         }
2126
2127         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2128         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2129                                                  first_deferred_pfn)) {
2130                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2131                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2132                 /* Retry only once. */
2133                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2134         }
2135
2136         /*
2137          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2138          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2139          * allocator.
2140          */
2141         while (spfn < epfn) {
2142                 /* update our first deferred PFN for this section */
2143                 first_deferred_pfn = spfn;
2144
2145                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2146                 touch_nmi_watchdog();
2147
2148                 /* We should only stop along section boundaries */
2149                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2150                         continue;
2151
2152                 /* If our quota has been met we can stop here */
2153                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2154                         break;
2155         }
2156
2157         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2158         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2159
2160         return nr_pages > 0;
2161 }
2162
2163 /*
2164  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
2165  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
2166  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
2167  * and to ensure that the function body gets unloaded.
2168  */
2169 static bool __ref
2170 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2171 {
2172         return deferred_grow_zone(zone, order);
2173 }
2174
2175 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2176
2177 void __init page_alloc_init_late(void)
2178 {
2179         struct zone *zone;
2180         int nid;
2181
2182 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2183
2184         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2185         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2186         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2187                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2188         }
2189
2190         /* Block until all are initialised */
2191         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2192
2193         /*
2194          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2195          * on-demand struct page initialization.
2196          */
2197         static_branch_disable(&deferred_pages);
2198
2199         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2200         files_maxfiles_init();
2201 #endif
2202
2203         buffer_init();
2204
2205         /* Discard memblock private memory */
2206         memblock_discard();
2207
2208         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2209                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2210
2211         for_each_populated_zone(zone)
2212                 set_zone_contiguous(zone);
2213 }
2214
2215 #ifdef CONFIG_CMA
2216 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
2217 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2218 {
2219         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2220         struct page *p = page;
2221
2222         do {
2223                 __ClearPageReserved(p);
2224                 set_page_count(p, 0);
2225         } while (++p, --i);
2226
2227         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2228         set_page_refcounted(page);
2229         __free_pages(page, pageblock_order);
2230
2231         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2232         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2233 }
2234 #endif
2235
2236 /*
2237  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
2238  * Please do not alter this order without good reasons and regression
2239  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
2240  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
2241  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
2242  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
2243  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
2244  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
2245  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
2246  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
2247  *
2248  * -- nyc
2249  */
2250 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
2251         int low, int high, int migratetype)
2252 {
2253         unsigned long size = 1 << high;
2254
2255         while (high > low) {
2256                 high--;
2257                 size >>= 1;
2258                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
2259
2260                 /*
2261                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
2262                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
2263                  * Corresponding page table entries will not be touched,
2264                  * pages will stay not present in virtual address space
2265                  */
2266                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
2267                         continue;
2268
2269                 add_to_free_list(&page[size], zone, high, migratetype);
2270                 set_buddy_order(&page[size], high);
2271         }
2272 }
2273
2274 static void check_new_page_bad(struct page *page)
2275 {
2276         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
2277                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
2278                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
2279                 return;
2280         }
2281
2282         bad_page(page,
2283                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP));
2284 }
2285
2286 /*
2287  * This page is about to be returned from the page allocator
2288  */
2289 static inline int check_new_page(struct page *page)
2290 {
2291         if (likely(page_expected_state(page,
2292                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2293                 return 0;
2294
2295         check_new_page_bad(page);
2296         return 1;
2297 }
2298
2299 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2300 {
2301         int i;
2302         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2303                 struct page *p = page + i;
2304
2305                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2306                         return true;
2307         }
2308
2309         return false;
2310 }
2311
2312 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
2313 /*
2314  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked for expected state when
2315  * being allocated from pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are
2316  * also checked when pcp lists are refilled from the free lists.
2317  */
2318 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page, unsigned int order)
2319 {
2320         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2321                 return check_new_pages(page, order);
2322         else
2323                 return false;
2324 }
2325
2326 static inline bool check_new_pcp(struct page *page, unsigned int order)
2327 {
2328         return check_new_pages(page, order);
2329 }
2330 #else
2331 /*
2332  * With DEBUG_VM disabled, free order-0 pages are checked for expected state
2333  * when pcp lists are being refilled from the free lists. With debug_pagealloc
2334  * enabled, they are also checked when being allocated from the pcp lists.
2335  */
2336 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page, unsigned int order)
2337 {
2338         return check_new_pages(page, order);
2339 }
2340 static inline bool check_new_pcp(struct page *page, unsigned int order)
2341 {
2342         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2343                 return check_new_pages(page, order);
2344         else
2345                 return false;
2346 }
2347 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
2348
2349 static inline bool should_skip_kasan_unpoison(gfp_t flags, bool init_tags)
2350 {
2351         /* Don't skip if a software KASAN mode is enabled. */
2352         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) ||
2353             IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_SW_TAGS))
2354                 return false;
2355
2356         /* Skip, if hardware tag-based KASAN is not enabled. */
2357         if (!kasan_hw_tags_enabled())
2358                 return true;
2359
2360         /*
2361          * With hardware tag-based KASAN enabled, skip if either:
2362          *
2363          * 1. Memory tags have already been cleared via tag_clear_highpage().
2364          * 2. Skipping has been requested via __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON.
2365          */
2366         return init_tags || (flags & __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON);
2367 }
2368
2369 static inline bool should_skip_init(gfp_t flags)
2370 {
2371         /* Don't skip, if hardware tag-based KASAN is not enabled. */
2372         if (!kasan_hw_tags_enabled())
2373                 return false;
2374
2375         /* For hardware tag-based KASAN, skip if requested. */
2376         return (flags & __GFP_SKIP_ZERO);
2377 }
2378
2379 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2380                                 gfp_t gfp_flags)
2381 {
2382         bool init = !want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_flags) &&
2383                         !should_skip_init(gfp_flags);
2384         bool init_tags = init && (gfp_flags & __GFP_ZEROTAGS);
2385
2386         set_page_private(page, 0);
2387         set_page_refcounted(page);
2388
2389         arch_alloc_page(page, order);
2390         debug_pagealloc_map_pages(page, 1 << order);
2391
2392         /*
2393          * Page unpoisoning must happen before memory initialization.
2394          * Otherwise, the poison pattern will be overwritten for __GFP_ZERO
2395          * allocations and the page unpoisoning code will complain.
2396          */
2397         kernel_unpoison_pages(page, 1 << order);
2398
2399         /*
2400          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
2401          * KASAN unpoisoning and memory initializion code must be
2402          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
2403          */
2404
2405         /*
2406          * If memory tags should be zeroed (which happens only when memory
2407          * should be initialized as well).
2408          */
2409         if (init_tags) {
2410                 int i;
2411
2412                 /* Initialize both memory and tags. */
2413                 for (i = 0; i != 1 << order; ++i)
2414                         tag_clear_highpage(page + i);
2415
2416                 /* Note that memory is already initialized by the loop above. */
2417                 init = false;
2418         }
2419         if (!should_skip_kasan_unpoison(gfp_flags, init_tags)) {
2420                 /* Unpoison shadow memory or set memory tags. */
2421                 kasan_unpoison_pages(page, order, init);
2422
2423                 /* Note that memory is already initialized by KASAN. */
2424                 if (kasan_has_integrated_init())
2425                         init = false;
2426         }
2427         /* If memory is still not initialized, do it now. */
2428         if (init)
2429                 kernel_init_free_pages(page, 1 << order);
2430         /* Propagate __GFP_SKIP_KASAN_POISON to page flags. */
2431         if (kasan_hw_tags_enabled() && (gfp_flags & __GFP_SKIP_KASAN_POISON))
2432                 SetPageSkipKASanPoison(page);
2433
2434         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2435         page_table_check_alloc(page, order);
2436 }
2437
2438 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2439                                                         unsigned int alloc_flags)
2440 {
2441         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2442
2443         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2444                 prep_compound_page(page, order);
2445
2446         /*
2447          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2448          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2449          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2450          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2451          */
2452         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2453                 set_page_pfmemalloc(page);
2454         else
2455                 clear_page_pfmemalloc(page);
2456 }
2457
2458 /*
2459  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2460  * the smallest available page from the freelists
2461  */
2462 static __always_inline
2463 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2464                                                 int migratetype)
2465 {
2466         unsigned int current_order;
2467         struct free_area *area;
2468         struct page *page;
2469
2470         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2471         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2472                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2473                 page = get_page_from_free_area(area, migratetype);
2474                 if (!page)
2475                         continue;
2476                 del_page_from_free_list(page, zone, current_order);
2477                 expand(zone, page, order, current_order, migratetype);
2478                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2479                 return page;
2480         }
2481
2482         return NULL;
2483 }
2484
2485
2486 /*
2487  * This array describes the order lists are fallen back to when
2488  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2489  *
2490  * The other migratetypes do not have fallbacks.
2491  */
2492 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
2493         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2494         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2495         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2496 };
2497
2498 #ifdef CONFIG_CMA
2499 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2500                                         unsigned int order)
2501 {
2502         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2503 }
2504 #else
2505 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2506                                         unsigned int order) { return NULL; }
2507 #endif
2508
2509 /*
2510  * Move the free pages in a range to the freelist tail of the requested type.
2511  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2512  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2513  */
2514 static int move_freepages(struct zone *zone,
2515                           unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2516                           int migratetype, int *num_movable)
2517 {
2518         struct page *page;
2519         unsigned long pfn;
2520         unsigned int order;
2521         int pages_moved = 0;
2522
2523         for (pfn = start_pfn; pfn <= end_pfn;) {
2524                 page = pfn_to_page(pfn);
2525                 if (!PageBuddy(page)) {
2526                         /*
2527                          * We assume that pages that could be isolated for
2528                          * migration are movable. But we don't actually try
2529                          * isolating, as that would be expensive.
2530                          */
2531                         if (num_movable &&
2532                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2533                                 (*num_movable)++;
2534                         pfn++;
2535                         continue;
2536                 }
2537
2538                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2539                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2540                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
2541
2542                 order = buddy_order(page);
2543                 move_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
2544                 pfn += 1 << order;
2545                 pages_moved += 1 << order;
2546         }
2547
2548         return pages_moved;
2549 }
2550
2551 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2552                                 int migratetype, int *num_movable)
2553 {
2554         unsigned long start_pfn, end_pfn, pfn;
2555
2556         if (num_movable)
2557                 *num_movable = 0;
2558
2559         pfn = page_to_pfn(page);
2560         start_pfn = pfn & ~(pageblock_nr_pages - 1);
2561         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2562
2563         /* Do not cross zone boundaries */
2564         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2565                 start_pfn = pfn;
2566         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2567                 return 0;
2568
2569         return move_freepages(zone, start_pfn, end_pfn, migratetype,
2570                                                                 num_movable);
2571 }
2572
2573 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2574                                         int start_order, int migratetype)
2575 {
2576         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2577
2578         while (nr_pageblocks--) {
2579                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2580                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2581         }
2582 }
2583
2584 /*
2585  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2586  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2587  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2588  *
2589  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2590  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2591  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2592  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2593  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2594  * pageblocks.
2595  */
2596 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2597 {
2598         /*
2599          * Leaving this order check is intended, although there is
2600          * relaxed order check in next check. The reason is that
2601          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2602          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2603          * so could be changed anytime.
2604          */
2605         if (order >= pageblock_order)
2606                 return true;
2607
2608         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2609                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2610                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2611                 page_group_by_mobility_disabled)
2612                 return true;
2613
2614         return false;
2615 }
2616
2617 static inline bool boost_watermark(struct zone *zone)
2618 {
2619         unsigned long max_boost;
2620
2621         if (!watermark_boost_factor)
2622                 return false;
2623         /*
2624          * Don't bother in zones that are unlikely to produce results.
2625          * On small machines, including kdump capture kernels running
2626          * in a small area, boosting the watermark can cause an out of
2627          * memory situation immediately.
2628          */
2629         if ((pageblock_nr_pages * 4) > zone_managed_pages(zone))
2630                 return false;
2631
2632         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2633                         watermark_boost_factor, 10000);
2634
2635         /*
2636          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2637          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2638          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2639          * allocations that early means that reclaim is not going
2640          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2641          * boosted watermark resulting in a hang.
2642          */
2643         if (!max_boost)
2644                 return false;
2645
2646         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2647
2648         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2649                 max_boost);
2650
2651         return true;
2652 }
2653
2654 /*
2655  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2656  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2657  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2658  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2659  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2660  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2661  */
2662 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2663                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2664 {
2665         unsigned int current_order = buddy_order(page);
2666         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2667         int old_block_type;
2668
2669         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2670
2671         /*
2672          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2673          * highatomic accounting.
2674          */
2675         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2676                 goto single_page;
2677
2678         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2679         if (current_order >= pageblock_order) {
2680                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2681                 goto single_page;
2682         }
2683
2684         /*
2685          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2686          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2687          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2688          */
2689         if (boost_watermark(zone) && (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD))
2690                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2691
2692         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2693         if (!whole_block)
2694                 goto single_page;
2695
2696         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2697                                                 &movable_pages);
2698         /*
2699          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2700          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2701          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2702          */
2703         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2704                 alike_pages = movable_pages;
2705         } else {
2706                 /*
2707                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2708                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2709                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2710                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2711                  * exact migratetype of non-movable pages.
2712                  */
2713                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2714                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2715                                                 - (free_pages + movable_pages);
2716                 else
2717                         alike_pages = 0;
2718         }
2719
2720         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2721         if (!free_pages)
2722                 goto single_page;
2723
2724         /*
2725          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2726          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2727          */
2728         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2729                         page_group_by_mobility_disabled)
2730                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2731
2732         return;
2733
2734 single_page:
2735         move_to_free_list(page, zone, current_order, start_type);
2736 }
2737
2738 /*
2739  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2740  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2741  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2742  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2743  */
2744 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2745                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2746 {
2747         int i;
2748         int fallback_mt;
2749
2750         if (area->nr_free == 0)
2751                 return -1;
2752
2753         *can_steal = false;
2754         for (i = 0;; i++) {
2755                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2756                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2757                         break;
2758
2759                 if (free_area_empty(area, fallback_mt))
2760                         continue;
2761
2762                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2763                         *can_steal = true;
2764
2765                 if (!only_stealable)
2766                         return fallback_mt;
2767
2768                 if (*can_steal)
2769                         return fallback_mt;
2770         }
2771
2772         return -1;
2773 }
2774
2775 /*
2776  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2777  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2778  */
2779 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2780                                 unsigned int alloc_order)
2781 {
2782         int mt;
2783         unsigned long max_managed, flags;
2784
2785         /*
2786          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2787          * Check is race-prone but harmless.
2788          */
2789         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2790         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2791                 return;
2792
2793         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2794
2795         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2796         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2797                 goto out_unlock;
2798
2799         /* Yoink! */
2800         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2801         /* Only reserve normal pageblocks (i.e., they can merge with others) */
2802         if (migratetype_is_mergeable(mt)) {
2803                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2804                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2805                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2806         }
2807
2808 out_unlock:
2809         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2810 }
2811
2812 /*
2813  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2814  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2815  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2816  * to recover from than an OOM.
2817  *
2818  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2819  * pageblock is exhausted.
2820  */
2821 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2822                                                 bool force)
2823 {
2824         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2825         unsigned long flags;
2826         struct zoneref *z;
2827         struct zone *zone;
2828         struct page *page;
2829         int order;
2830         bool ret;
2831
2832         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->highest_zoneidx,
2833                                                                 ac->nodemask) {
2834                 /*
2835                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2836                  * is really high.
2837                  */
2838                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2839                                         pageblock_nr_pages)
2840                         continue;
2841
2842                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2843                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2844                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2845
2846                         page = get_page_from_free_area(area, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2847                         if (!page)
2848                                 continue;
2849
2850                         /*
2851                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2852                          * we can counter several free pages in a pageblock
2853                          * in this loop although we changed the pageblock type
2854                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2855                          * adjust the count once.
2856                          */
2857                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2858                                 /*
2859                                  * It should never happen but changes to
2860                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2861                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2862                                  * while unreserving so be safe and watch for
2863                                  * underflows.
2864                                  */
2865                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2866                                                 pageblock_nr_pages,
2867                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2868                         }
2869
2870                         /*
2871                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2872                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2873                          * is doing the work and needs the pages. More
2874                          * importantly, if the block was always converted to
2875                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2876                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2877                          * may increase.
2878                          */
2879                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2880                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2881                                                                         NULL);
2882                         if (ret) {
2883                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2884                                 return ret;
2885                         }
2886                 }
2887                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2888         }
2889
2890         return false;
2891 }
2892
2893 /*
2894  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2895  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2896  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2897  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2898  *
2899  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2900  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2901  * condition simpler.
2902  */
2903 static __always_inline bool
2904 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2905                                                 unsigned int alloc_flags)
2906 {
2907         struct free_area *area;
2908         int current_order;
2909         int min_order = order;
2910         struct page *page;
2911         int fallback_mt;
2912         bool can_steal;
2913
2914         /*
2915          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2916          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2917          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2918          */
2919         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2920                 min_order = pageblock_order;
2921
2922         /*
2923          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2924          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2925          * would be too costly to do exactly.
2926          */
2927         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2928                                 --current_order) {
2929                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2930                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2931                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2932                 if (fallback_mt == -1)
2933                         continue;
2934
2935                 /*
2936                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2937                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2938                  * steal and split the smallest available page instead of the
2939                  * largest available page, because even if the next movable
2940                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2941                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2942                  */
2943                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2944                                         && current_order > order)
2945                         goto find_smallest;
2946
2947                 goto do_steal;
2948         }
2949
2950         return false;
2951
2952 find_smallest:
2953         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2954                                                         current_order++) {
2955                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2956                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2957                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2958                 if (fallback_mt != -1)
2959                         break;
2960         }
2961
2962         /*
2963          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2964          * when looking for the largest page.
2965          */
2966         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2967
2968 do_steal:
2969         page = get_page_from_free_area(area, fallback_mt);
2970
2971         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2972                                                                 can_steal);
2973
2974         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2975                 start_migratetype, fallback_mt);
2976
2977         return true;
2978
2979 }
2980
2981 /*
2982  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2983  * Call me with the zone->lock already held.
2984  */
2985 static __always_inline struct page *
2986 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2987                                                 unsigned int alloc_flags)
2988 {
2989         struct page *page;
2990
2991         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
2992                 /*
2993                  * Balance movable allocations between regular and CMA areas by
2994                  * allocating from CMA when over half of the zone's free memory
2995                  * is in the CMA area.
2996                  */
2997                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA &&
2998                     zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES) >
2999                     zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES) / 2) {
3000                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
3001                         if (page)
3002                                 goto out;
3003                 }
3004         }
3005 retry:
3006         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
3007         if (unlikely(!page)) {
3008                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA)
3009                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
3010
3011                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
3012                                                                 alloc_flags))
3013                         goto retry;
3014         }
3015 out:
3016         if (page)
3017                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3018         return page;
3019 }
3020
3021 /*
3022  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
3023  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
3024  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
3025  */
3026 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
3027                         unsigned long count, struct list_head *list,
3028                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3029 {
3030         int i, allocated = 0;
3031
3032         /*
3033          * local_lock_irq held so equivalent to spin_lock_irqsave for
3034          * both PREEMPT_RT and non-PREEMPT_RT configurations.
3035          */
3036         spin_lock(&zone->lock);
3037         for (i = 0; i < count; ++i) {
3038                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
3039                                                                 alloc_flags);
3040                 if (unlikely(page == NULL))
3041                         break;
3042
3043                 if (unlikely(check_pcp_refill(page, order)))
3044                         continue;
3045
3046                 /*
3047                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
3048                  * physical page order. The page is added to the tail of
3049                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
3050                  * is ordered by page number under some conditions. This is
3051                  * useful for IO devices that can forward direction from the
3052                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
3053                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
3054                  * pages are ordered properly.
3055                  */
3056                 list_add_tail(&page->lru, list);
3057                 allocated++;
3058                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
3059                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
3060                                               -(1 << order));
3061         }
3062
3063         /*
3064          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
3065          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
3066          * on i. Do not confuse with 'allocated' which is the number of
3067          * pages added to the pcp list.
3068          */
3069         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
3070         spin_unlock(&zone->lock);
3071         return allocated;
3072 }
3073
3074 #ifdef CONFIG_NUMA
3075 /*
3076  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
3077  * currently executing processor on remote nodes after they have
3078  * expired.
3079  *
3080  * Note that this function must be called with the thread pinned to
3081  * a single processor.
3082  */
3083 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
3084 {
3085         unsigned long flags;
3086         int to_drain, batch;
3087
3088         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3089         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3090         to_drain = min(pcp->count, batch);
3091         if (to_drain > 0)
3092                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp, 0);
3093         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3094 }
3095 #endif
3096
3097 /*
3098  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
3099  *
3100  * The processor must either be the current processor and the
3101  * thread pinned to the current processor or a processor that
3102  * is not online.
3103  */
3104 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
3105 {
3106         unsigned long flags;
3107         struct per_cpu_pages *pcp;
3108
3109         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3110
3111         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3112         if (pcp->count)
3113                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp, 0);
3114
3115         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3116 }
3117
3118 /*
3119  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
3120  *
3121  * The processor must either be the current processor and the
3122  * thread pinned to the current processor or a processor that
3123  * is not online.
3124  */
3125 static void drain_pages(unsigned int cpu)
3126 {
3127         struct zone *zone;
3128
3129         for_each_populated_zone(zone) {
3130                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3131         }
3132 }
3133
3134 /*
3135  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
3136  *
3137  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
3138  * the single zone's pages.
3139  */
3140 void drain_local_pages(struct zone *zone)
3141 {
3142         int cpu = smp_processor_id();
3143
3144         if (zone)
3145                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3146         else
3147                 drain_pages(cpu);
3148 }
3149
3150 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
3151 {
3152         struct pcpu_drain *drain;
3153
3154         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
3155
3156         /*
3157          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
3158          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
3159          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
3160          * cpu which is alright but we also have to make sure to not move to
3161          * a different one.
3162          */
3163         migrate_disable();
3164         drain_local_pages(drain->zone);
3165         migrate_enable();
3166 }
3167
3168 /*
3169  * The implementation of drain_all_pages(), exposing an extra parameter to
3170  * drain on all cpus.
3171  *
3172  * drain_all_pages() is optimized to only execute on cpus where pcplists are
3173  * not empty. The check for non-emptiness can however race with a free to
3174  * pcplist that has not yet increased the pcp->count from 0 to 1. Callers
3175  * that need the guarantee that every CPU has drained can disable the
3176  * optimizing racy check.
3177  */
3178 static void __drain_all_pages(struct zone *zone, bool force_all_cpus)
3179 {
3180         int cpu;
3181
3182         /*
3183          * Allocate in the BSS so we won't require allocation in
3184          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
3185          */
3186         static cpumask_t cpus_with_pcps;
3187
3188         /*
3189          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
3190          * initialized.
3191          */
3192         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
3193                 return;
3194
3195         /*
3196          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
3197          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
3198          * the drain to be complete when the call returns.
3199          */
3200         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
3201                 if (!zone)
3202                         return;
3203                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
3204         }
3205
3206         /*
3207          * We don't care about racing with CPU hotplug event
3208          * as offline notification will cause the notified
3209          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
3210          * disables preemption as part of its processing
3211          */
3212         for_each_online_cpu(cpu) {
3213                 struct per_cpu_pages *pcp;
3214                 struct zone *z;
3215                 bool has_pcps = false;
3216
3217                 if (force_all_cpus) {
3218                         /*
3219                          * The pcp.count check is racy, some callers need a
3220                          * guarantee that no cpu is missed.
3221                          */
3222                         has_pcps = true;
3223                 } else if (zone) {
3224                         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3225                         if (pcp->count)
3226                                 has_pcps = true;
3227                 } else {
3228                         for_each_populated_zone(z) {
3229                                 pcp = per_cpu_ptr(z->per_cpu_pageset, cpu);
3230                                 if (pcp->count) {
3231                                         has_pcps = true;
3232                                         break;
3233                                 }
3234                         }
3235                 }
3236
3237                 if (has_pcps)
3238                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3239                 else
3240                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3241         }
3242
3243         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
3244                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
3245
3246                 drain->zone = zone;
3247                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
3248                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
3249         }
3250         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
3251                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
3252
3253         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
3254 }
3255
3256 /*
3257  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
3258  *
3259  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
3260  *
3261  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
3262  */
3263 void drain_all_pages(struct zone *zone)
3264 {
3265         __drain_all_pages(zone, false);
3266 }
3267
3268 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3269
3270 /*
3271  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
3272  */
3273 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
3274
3275 void mark_free_pages(struct zone *zone)
3276 {
3277         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
3278         unsigned long flags;
3279         unsigned int order, t;
3280         struct page *page;
3281
3282         if (zone_is_empty(zone))
3283                 return;
3284
3285         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3286
3287         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
3288         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
3289                 if (pfn_valid(pfn)) {
3290                         page = pfn_to_page(pfn);
3291
3292                         if (!--page_count) {
3293                                 touch_nmi_watchdog();
3294                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
3295                         }
3296
3297                         if (page_zone(page) != zone)
3298                                 continue;
3299
3300                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
3301                                 swsusp_unset_page_free(page);
3302                 }
3303
3304         for_each_migratetype_order(order, t) {
3305                 list_for_each_entry(page,
3306                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
3307                         unsigned long i;
3308
3309                         pfn = page_to_pfn(page);
3310                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
3311                                 if (!--page_count) {
3312                                         touch_nmi_watchdog();
3313                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
3314                                 }
3315                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
3316                         }
3317                 }
3318         }
3319         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3320 }
3321 #endif /* CONFIG_PM */
3322
3323 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn,
3324                                                         unsigned int order)
3325 {
3326         int migratetype;
3327
3328         if (!free_pcp_prepare(page, order))
3329                 return false;
3330
3331         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
3332         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
3333         return true;
3334 }
3335
3336 static int nr_pcp_free(struct per_cpu_pages *pcp, int high, int batch,
3337                        bool free_high)
3338 {
3339         int min_nr_free, max_nr_free;
3340
3341         /* Free everything if batch freeing high-order pages. */
3342         if (unlikely(free_high))
3343                 return pcp->count;
3344
3345         /* Check for PCP disabled or boot pageset */
3346         if (unlikely(high < batch))
3347                 return 1;
3348
3349         /* Leave at least pcp->batch pages on the list */
3350         min_nr_free = batch;
3351         max_nr_free = high - batch;
3352
3353         /*
3354          * Double the number of pages freed each time there is subsequent
3355          * freeing of pages without any allocation.
3356          */
3357         batch <<= pcp->free_factor;
3358         if (batch < max_nr_free)
3359                 pcp->free_factor++;
3360         batch = clamp(batch, min_nr_free, max_nr_free);
3361
3362         return batch;
3363 }
3364
3365 static int nr_pcp_high(struct per_cpu_pages *pcp, struct zone *zone,
3366                        bool free_high)
3367 {
3368         int high = READ_ONCE(pcp->high);
3369
3370         if (unlikely(!high || free_high))
3371                 return 0;
3372
3373         if (!test_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags))
3374                 return high;
3375
3376         /*
3377          * If reclaim is active, limit the number of pages that can be
3378          * stored on pcp lists
3379          */
3380         return min(READ_ONCE(pcp->batch) << 2, high);
3381 }
3382
3383 static void free_unref_page_commit(struct page *page, int migratetype,
3384                                    unsigned int order)
3385 {
3386         struct zone *zone = page_zone(page);
3387         struct per_cpu_pages *pcp;
3388         int high;
3389         int pindex;
3390         bool free_high;
3391
3392         __count_vm_event(PGFREE);
3393         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
3394         pindex = order_to_pindex(migratetype, order);
3395         list_add(&page->lru, &pcp->lists[pindex]);
3396         pcp->count += 1 << order;
3397
3398         /*
3399          * As high-order pages other than THP's stored on PCP can contribute
3400          * to fragmentation, limit the number stored when PCP is heavily
3401          * freeing without allocation. The remainder after bulk freeing
3402          * stops will be drained from vmstat refresh context.
3403          */
3404         free_high = (pcp->free_factor && order && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3405
3406         high = nr_pcp_high(pcp, zone, free_high);
3407         if (pcp->count >= high) {
3408                 int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3409
3410                 free_pcppages_bulk(zone, nr_pcp_free(pcp, high, batch, free_high), pcp, pindex);
3411         }
3412 }
3413
3414 /*
3415  * Free a pcp page
3416  */
3417 void free_unref_page(struct page *page, unsigned int order)
3418 {
3419         unsigned long flags;
3420         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3421         int migratetype;
3422
3423         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, order))
3424                 return;
3425
3426         /*
3427          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
3428          * Place ISOLATE pages on the isolated list because they are being
3429          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
3430          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
3431          * excessively into the page allocator
3432          */
3433         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3434         if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES)) {
3435                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3436                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype, FPI_NONE);
3437                         return;
3438                 }
3439                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3440         }
3441
3442         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3443         free_unref_page_commit(page, migratetype, order);
3444         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3445 }
3446
3447 /*
3448  * Free a list of 0-order pages
3449  */
3450 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3451 {
3452         struct page *page, *next;
3453         unsigned long flags;
3454         int batch_count = 0;
3455         int migratetype;
3456
3457         /* Prepare pages for freeing */
3458         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3459                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3460                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, 0)) {
3461                         list_del(&page->lru);
3462                         continue;
3463                 }
3464
3465                 /*
3466                  * Free isolated pages directly to the allocator, see
3467                  * comment in free_unref_page.
3468                  */
3469                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3470                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3471                         list_del(&page->lru);
3472                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, 0, migratetype, FPI_NONE);
3473                         continue;
3474                 }
3475         }
3476
3477         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3478         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3479                 /*
3480                  * Non-isolated types over MIGRATE_PCPTYPES get added
3481                  * to the MIGRATE_MOVABLE pcp list.
3482                  */
3483                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3484                 if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES))
3485                         migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3486
3487                 trace_mm_page_free_batched(page);
3488                 free_unref_page_commit(page, migratetype, 0);
3489
3490                 /*
3491                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
3492                  * a large list of pages to free.
3493                  */
3494                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3495                         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3496                         batch_count = 0;
3497                         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3498                 }
3499         }
3500         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3501 }
3502
3503 /*
3504  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3505  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3506  * Each sub-page must be freed individually.
3507  *
3508  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3509  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3510  */
3511 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3512 {
3513         int i;
3514
3515         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3516         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3517
3518         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3519                 set_page_refcounted(page + i);
3520         split_page_owner(page, 1 << order);
3521         split_page_memcg(page, 1 << order);
3522 }
3523 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3524
3525 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3526 {
3527         unsigned long watermark;
3528         struct zone *zone;
3529         int mt;
3530
3531         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3532
3533         zone = page_zone(page);
3534         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3535
3536         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3537                 /*
3538                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3539                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3540                  * watermark, because we already know our high-order page
3541                  * exists.
3542                  */
3543                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3544                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3545                         return 0;
3546
3547                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3548         }
3549
3550         /* Remove page from free list */
3551
3552         del_page_from_free_list(page, zone, order);
3553
3554         /*
3555          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3556          * pageblock
3557          */
3558         if (order >= pageblock_order - 1) {
3559                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3560                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3561                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3562                         /*
3563                          * Only change normal pageblocks (i.e., they can merge
3564                          * with others)
3565                          */
3566                         if (migratetype_is_mergeable(mt))
3567                                 set_pageblock_migratetype(page,
3568                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3569                 }
3570         }
3571
3572
3573         return 1UL << order;
3574 }
3575
3576 /**
3577  * __putback_isolated_page - Return a now-isolated page back where we got it
3578  * @page: Page that was isolated
3579  * @order: Order of the isolated page
3580  * @mt: The page's pageblock's migratetype
3581  *
3582  * This function is meant to return a page pulled from the free lists via
3583  * __isolate_free_page back to the free lists they were pulled from.
3584  */
3585 void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order, int mt)
3586 {
3587         struct zone *zone = page_zone(page);
3588
3589         /* zone lock should be held when this function is called */
3590         lockdep_assert_held(&zone->lock);
3591
3592         /* Return isolated page to tail of freelist. */
3593         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt,
3594                         FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY | FPI_TO_TAIL);
3595 }
3596
3597 /*
3598  * Update NUMA hit/miss statistics
3599  *
3600  * Must be called with interrupts disabled.
3601  */
3602 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
3603                                    long nr_account)
3604 {
3605 #ifdef CONFIG_NUMA
3606         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3607
3608         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3609         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3610                 return;
3611
3612         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3613                 local_stat = NUMA_OTHER;
3614
3615         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3616                 __count_numa_events(z, NUMA_HIT, nr_account);
3617         else {
3618                 __count_numa_events(z, NUMA_MISS, nr_account);
3619                 __count_numa_events(preferred_zone, NUMA_FOREIGN, nr_account);
3620         }
3621         __count_numa_events(z, local_stat, nr_account);
3622 #endif
3623 }
3624
3625 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3626 static inline
3627 struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, unsigned int order,
3628                         int migratetype,
3629                         unsigned int alloc_flags,
3630                         struct per_cpu_pages *pcp,
3631                         struct list_head *list)
3632 {
3633         struct page *page;
3634
3635         do {
3636                 if (list_empty(list)) {
3637                         int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3638                         int alloced;
3639
3640                         /*
3641                          * Scale batch relative to order if batch implies
3642                          * free pages can be stored on the PCP. Batch can
3643                          * be 1 for small zones or for boot pagesets which
3644                          * should never store free pages as the pages may
3645                          * belong to arbitrary zones.
3646                          */
3647                         if (batch > 1)
3648                                 batch = max(batch >> order, 2);
3649                         alloced = rmqueue_bulk(zone, order,
3650                                         batch, list,
3651                                         migratetype, alloc_flags);
3652
3653                         pcp->count += alloced << order;
3654                         if (unlikely(list_empty(list)))
3655                                 return NULL;
3656                 }
3657
3658                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3659                 list_del(&page->lru);
3660                 pcp->count -= 1 << order;
3661         } while (check_new_pcp(page, order));
3662
3663         return page;
3664 }
3665
3666 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3667 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3668                         struct zone *zone, unsigned int order,
3669                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3670                         unsigned int alloc_flags)
3671 {
3672         struct per_cpu_pages *pcp;
3673         struct list_head *list;
3674         struct page *page;
3675         unsigned long flags;
3676
3677         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3678
3679         /*
3680          * On allocation, reduce the number of pages that are batch freed.
3681          * See nr_pcp_free() where free_factor is increased for subsequent
3682          * frees.
3683          */
3684         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
3685         pcp->free_factor >>= 1;
3686         list = &pcp->lists[order_to_pindex(migratetype, order)];
3687         page = __rmqueue_pcplist(zone, order, migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3688         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3689         if (page) {
3690                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1);
3691                 zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3692         }
3693         return page;
3694 }
3695
3696 /*
3697  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3698  */
3699 static inline
3700 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3701                         struct zone *zone, unsigned int order,
3702                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3703                         int migratetype)
3704 {
3705         unsigned long flags;
3706         struct page *page;
3707
3708         if (likely(pcp_allowed_order(order))) {
3709                 /*
3710                  * MIGRATE_MOVABLE pcplist could have the pages on CMA area and
3711                  * we need to skip it when CMA area isn't allowed.
3712                  */
3713                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA) || alloc_flags & ALLOC_CMA ||
3714                                 migratetype != MIGRATE_MOVABLE) {
3715                         page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3716                                         gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3717                         goto out;
3718                 }
3719         }
3720
3721         /*
3722          * We most definitely don't want callers attempting to
3723          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3724          */
3725         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3726
3727         do {
3728                 page = NULL;
3729                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3730                 /*
3731                  * order-0 request can reach here when the pcplist is skipped
3732                  * due to non-CMA allocation context. HIGHATOMIC area is
3733                  * reserved for high-order atomic allocation, so order-0
3734                  * request should skip it.
3735                  */
3736                 if (order > 0 && alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3737                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3738                         if (page)
3739                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3740                 }
3741                 if (!page) {
3742                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3743                         if (!page)
3744                                 goto failed;
3745                 }
3746                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3747                                           get_pcppage_migratetype(page));
3748                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3749         } while (check_new_pages(page, order));
3750
3751         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3752         zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3753
3754 out:
3755         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3756         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3757                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3758                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3759         }
3760
3761         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3762         return page;
3763
3764 failed:
3765         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3766         return NULL;
3767 }
3768
3769 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3770
3771 static struct {
3772         struct fault_attr attr;
3773
3774         bool ignore_gfp_highmem;
3775         bool ignore_gfp_reclaim;
3776         u32 min_order;
3777 } fail_page_alloc = {
3778         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3779         .ignore_gfp_reclaim = true,
3780         .ignore_gfp_highmem = true,
3781         .min_order = 1,
3782 };
3783
3784 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3785 {
3786         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3787 }
3788 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3789
3790 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3791 {
3792         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3793                 return false;
3794         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3795                 return false;
3796         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3797                 return false;
3798         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3799                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3800                 return false;
3801
3802         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3803 }
3804
3805 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3806
3807 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3808 {
3809         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3810         struct dentry *dir;
3811
3812         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3813                                         &fail_page_alloc.attr);
3814
3815         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3816                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3817         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3818                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3819         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3820
3821         return 0;
3822 }
3823
3824 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3825
3826 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3827
3828 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3829
3830 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3831 {
3832         return false;
3833 }
3834
3835 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3836
3837 noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3838 {
3839         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3840 }
3841 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3842
3843 static inline long __zone_watermark_unusable_free(struct zone *z,
3844                                 unsigned int order, unsigned int alloc_flags)
3845 {
3846         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3847         long unusable_free = (1 << order) - 1;
3848
3849         /*
3850          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3851          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3852          * atomic reserve but it avoids a search.
3853          */
3854         if (likely(!alloc_harder))
3855                 unusable_free += z->nr_reserved_highatomic;
3856
3857 #ifdef CONFIG_CMA
3858         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3859         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3860                 unusable_free += zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3861 #endif
3862
3863         return unusable_free;
3864 }
3865
3866 /*
3867  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3868  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3869  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3870  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3871  */
3872 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3873                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
3874                          long free_pages)
3875 {
3876         long min = mark;
3877         int o;
3878         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3879
3880         /* free_pages may go negative - that's OK */
3881         free_pages -= __zone_watermark_unusable_free(z, order, alloc_flags);
3882
3883         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3884                 min -= min / 2;
3885
3886         if (unlikely(alloc_harder)) {
3887                 /*
3888                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3889                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3890                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3891                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3892                  */
3893                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3894                         min -= min / 2;
3895                 else
3896                         min -= min / 4;
3897         }
3898
3899         /*
3900          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3901          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3902          * even if a suitable page happened to be free.
3903          */
3904         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3905                 return false;
3906
3907         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3908         if (!order)
3909                 return true;
3910
3911         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3912         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3913                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3914                 int mt;
3915
3916                 if (!area->nr_free)
3917                         continue;
3918
3919                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3920                         if (!free_area_empty(area, mt))
3921                                 return true;
3922                 }
3923
3924 #ifdef CONFIG_CMA
3925                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3926                     !free_area_empty(area, MIGRATE_CMA)) {
3927                         return true;
3928                 }
3929 #endif
3930                 if (alloc_harder && !free_area_empty(area, MIGRATE_HIGHATOMIC))
3931                         return true;
3932         }
3933         return false;
3934 }
3935
3936 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3937                       int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags)
3938 {
3939         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3940                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3941 }
3942
3943 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3944                                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
3945                                 unsigned int alloc_flags, gfp_t gfp_mask)
3946 {
3947         long free_pages;
3948
3949         free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3950
3951         /*
3952          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3953          * need to be calculated.
3954          */
3955         if (!order) {
3956                 long fast_free;
3957
3958                 fast_free = free_pages;
3959                 fast_free -= __zone_watermark_unusable_free(z, 0, alloc_flags);
3960                 if (fast_free > mark + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3961                         return true;
3962         }
3963
3964         if (__zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3965                                         free_pages))
3966                 return true;
3967         /*
3968          * Ignore watermark boosting for GFP_ATOMIC order-0 allocations
3969          * when checking the min watermark. The min watermark is the
3970          * point where boosting is ignored so that kswapd is woken up
3971          * when below the low watermark.
3972          */
3973         if (unlikely(!order && (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) && z->watermark_boost
3974                 && ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == WMARK_MIN))) {
3975                 mark = z->_watermark[WMARK_MIN];
3976                 return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx,
3977                                         alloc_flags, free_pages);
3978         }
3979
3980         return false;
3981 }
3982
3983 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3984                         unsigned long mark, int highest_zoneidx)
3985 {
3986         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3987
3988         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3989                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3990
3991         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, 0,
3992                                                                 free_pages);
3993 }
3994
3995 #ifdef CONFIG_NUMA
3996 int __read_mostly node_reclaim_distance = RECLAIM_DISTANCE;
3997
3998 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3999 {
4000         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
4001                                 node_reclaim_distance;
4002 }
4003 #else   /* CONFIG_NUMA */
4004 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
4005 {
4006         return true;
4007 }
4008 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4009
4010 /*
4011  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
4012  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
4013  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
4014  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
4015  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
4016  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
4017  */
4018 static inline unsigned int
4019 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
4020 {
4021         unsigned int alloc_flags;
4022
4023         /*
4024          * __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4025          * to save a branch.
4026          */
4027         alloc_flags = (__force int) (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM);
4028
4029 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
4030         if (!zone)
4031                 return alloc_flags;
4032
4033         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
4034                 return alloc_flags;
4035
4036         /*
4037          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
4038          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
4039          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
4040          */
4041         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
4042         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
4043                 return alloc_flags;
4044
4045         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
4046 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
4047         return alloc_flags;
4048 }
4049
4050 /* Must be called after current_gfp_context() which can change gfp_mask */
4051 static inline unsigned int gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_t gfp_mask,
4052                                                   unsigned int alloc_flags)
4053 {
4054 #ifdef CONFIG_CMA
4055         if (gfp_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4056                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4057 #endif
4058         return alloc_flags;
4059 }
4060
4061 /*
4062  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
4063  * a page.
4064  */
4065 static struct page *
4066 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
4067                                                 const struct alloc_context *ac)
4068 {
4069         struct zoneref *z;
4070         struct zone *zone;
4071         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
4072         bool no_fallback;
4073
4074 retry:
4075         /*
4076          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
4077          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
4078          */
4079         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
4080         z = ac->preferred_zoneref;
4081         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->highest_zoneidx,
4082                                         ac->nodemask) {
4083                 struct page *page;
4084                 unsigned long mark;
4085
4086                 if (cpusets_enabled() &&
4087                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
4088                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
4089                                 continue;
4090                 /*
4091                  * When allocating a page cache page for writing, we
4092                  * want to get it from a node that is within its dirty
4093                  * limit, such that no single node holds more than its
4094                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
4095                  * The dirty limits take into account the node's
4096                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
4097                  * should be able to balance it without having to
4098                  * write pages from its LRU list.
4099                  *
4100                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
4101                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
4102                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
4103                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
4104                  * nodes are together not big enough to reach the
4105                  * global limit.  The proper fix for these situations
4106                  * will require awareness of nodes in the
4107                  * dirty-throttling and the flusher threads.
4108                  */
4109                 if (ac->spread_dirty_pages) {
4110                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
4111                                 continue;
4112
4113                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
4114                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
4115                                 continue;
4116                         }
4117                 }
4118
4119                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
4120                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
4121                         int local_nid;
4122
4123                         /*
4124                          * If moving to a remote node, retry but allow
4125                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
4126                          * than fragmentation avoidance.
4127                          */
4128                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
4129                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
4130                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4131                                 goto retry;
4132                         }
4133                 }
4134
4135                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
4136                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
4137                                        ac->highest_zoneidx, alloc_flags,
4138                                        gfp_mask)) {
4139                         int ret;
4140
4141 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4142                         /*
4143                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
4144                          * grow this zone if it contains deferred pages.
4145                          */
4146                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4147                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4148                                         goto try_this_zone;
4149                         }
4150 #endif
4151                         /* Checked here to keep the fast path fast */
4152                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
4153                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
4154                                 goto try_this_zone;
4155
4156                         if (!node_reclaim_enabled() ||
4157                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
4158                                 continue;
4159
4160                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
4161                         switch (ret) {
4162                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
4163                                 /* did not scan */
4164                                 continue;
4165                         case NODE_RECLAIM_FULL:
4166                                 /* scanned but unreclaimable */
4167                                 continue;
4168                         default:
4169                                 /* did we reclaim enough */
4170                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
4171                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4172                                         goto try_this_zone;
4173
4174                                 continue;
4175                         }
4176                 }
4177
4178 try_this_zone:
4179                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
4180                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
4181                 if (page) {
4182                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4183
4184                         /*
4185                          * If this is a high-order atomic allocation then check
4186                          * if the pageblock should be reserved for the future
4187                          */
4188                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
4189                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
4190
4191                         return page;
4192                 } else {
4193 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4194                         /* Try again if zone has deferred pages */
4195                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4196                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4197                                         goto try_this_zone;
4198                         }
4199 #endif
4200                 }
4201         }
4202
4203         /*
4204          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
4205          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
4206          */
4207         if (no_fallback) {
4208                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4209                 goto retry;
4210         }
4211
4212         return NULL;
4213 }
4214
4215 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
4216 {
4217         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4218
4219         /*
4220          * This documents exceptions given to allocations in certain
4221          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
4222          * of allowed nodes.
4223          */
4224         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4225                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
4226                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
4227                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4228         if (!in_task() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4229                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4230
4231         show_mem(filter, nodemask);
4232 }
4233
4234 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
4235 {
4236         struct va_format vaf;
4237         va_list args;
4238         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, 10*HZ, 1);
4239
4240         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) ||
4241              !__ratelimit(&nopage_rs) ||
4242              ((gfp_mask & __GFP_DMA) && !has_managed_dma()))
4243                 return;
4244
4245         va_start(args, fmt);
4246         vaf.fmt = fmt;
4247         vaf.va = &args;
4248         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
4249                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
4250                         nodemask_pr_args(nodemask));
4251         va_end(args);
4252
4253         cpuset_print_current_mems_allowed();
4254         pr_cont("\n");
4255         dump_stack();
4256         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
4257 }
4258
4259 static inline struct page *
4260 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4261                               unsigned int alloc_flags,
4262                               const struct alloc_context *ac)
4263 {
4264         struct page *page;
4265
4266         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4267                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
4268         /*
4269          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
4270          * are depleted
4271          */
4272         if (!page)
4273                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4274                                 alloc_flags, ac);
4275
4276         return page;
4277 }
4278
4279 static inline struct page *
4280 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4281         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
4282 {
4283         struct oom_control oc = {
4284                 .zonelist = ac->zonelist,
4285                 .nodemask = ac->nodemask,
4286                 .memcg = NULL,
4287                 .gfp_mask = gfp_mask,
4288                 .order = order,
4289         };
4290         struct page *page;
4291
4292         *did_some_progress = 0;
4293
4294         /*
4295          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
4296          * making progress for us.
4297          */
4298         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
4299                 *did_some_progress = 1;
4300                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4301                 return NULL;
4302         }
4303
4304         /*
4305          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
4306          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
4307          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
4308          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
4309          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
4310          */
4311         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
4312                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
4313                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
4314         if (page)
4315                 goto out;
4316
4317         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
4318         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
4319                 goto out;
4320         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
4321         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4322                 goto out;
4323         /*
4324          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
4325          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
4326          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
4327          * fallback than shooting a random task.
4328          *
4329          * The OOM killer may not free memory on a specific node.
4330          */
4331         if (gfp_mask & (__GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_THISNODE))
4332                 goto out;
4333         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
4334         if (ac->highest_zoneidx < ZONE_NORMAL)
4335                 goto out;
4336         if (pm_suspended_storage())
4337                 goto out;
4338         /*
4339          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
4340          * other request to make a forward progress.
4341          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
4342          * do much for this context but let's try it to at least get
4343          * access to memory reserved if the current task is killed (see
4344          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
4345          * failures more gracefully we should just bail out here.
4346          */
4347
4348         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
4349         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
4350                 *did_some_progress = 1;
4351
4352                 /*
4353                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4354                  * reserves
4355                  */
4356                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
4357                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
4358                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
4359         }
4360 out:
4361         mutex_unlock(&oom_lock);
4362         return page;
4363 }
4364
4365 /*
4366  * Maximum number of compaction retries with a progress before OOM
4367  * killer is consider as the only way to move forward.
4368  */
4369 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
4370
4371 #ifdef CONFIG_COMPACTION
4372 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
4373 static struct page *
4374 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4375                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4376                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4377 {
4378         struct page *page = NULL;
4379         unsigned long pflags;
4380         unsigned int noreclaim_flag;
4381
4382         if (!order)
4383                 return NULL;
4384
4385         psi_memstall_enter(&pflags);
4386         delayacct_compact_start();
4387         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4388
4389         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4390                                                                 prio, &page);
4391
4392         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4393         psi_memstall_leave(&pflags);
4394         delayacct_compact_end();
4395
4396         if (*compact_result == COMPACT_SKIPPED)
4397                 return NULL;
4398         /*
4399          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
4400          * count a compaction stall
4401          */
4402         count_vm_event(COMPACTSTALL);
4403
4404         /* Prep a captured page if available */
4405         if (page)
4406                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4407
4408         /* Try get a page from the freelist if available */
4409         if (!page)
4410                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4411
4412         if (page) {
4413                 struct zone *zone = page_zone(page);
4414
4415                 zone->compact_blockskip_flush = false;
4416                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
4417                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
4418                 return page;
4419         }
4420
4421         /*
4422          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
4423          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
4424          */
4425         count_vm_event(COMPACTFAIL);
4426
4427         cond_resched();
4428
4429         return NULL;
4430 }
4431
4432 static inline bool
4433 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
4434                      enum compact_result compact_result,
4435                      enum compact_priority *compact_priority,
4436                      int *compaction_retries)
4437 {
4438         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
4439         int min_priority;
4440         bool ret = false;
4441         int retries = *compaction_retries;
4442         enum compact_priority priority = *compact_priority;
4443
4444         if (!order)
4445                 return false;
4446
4447         if (fatal_signal_pending(current))
4448                 return false;
4449
4450         if (compaction_made_progress(compact_result))
4451                 (*compaction_retries)++;
4452
4453         /*
4454          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
4455          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
4456          * failure could be caused by insufficient priority
4457          */
4458         if (compaction_failed(compact_result))
4459                 goto check_priority;
4460
4461         /*
4462          * compaction was skipped because there are not enough order-0 pages
4463          * to work with, so we retry only if it looks like reclaim can help.
4464          */
4465         if (compaction_needs_reclaim(compact_result)) {
4466                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
4467                 goto out;
4468         }
4469
4470         /*
4471          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
4472          * due to locks contention before we declare that we should give up.
4473          * But the next retry should use a higher priority if allowed, so
4474          * we don't just keep bailing out endlessly.
4475          */
4476         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
4477                 goto check_priority;
4478         }
4479
4480         /*
4481          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
4482          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
4483          * killer to move on while costly can fail and users are ready
4484          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
4485          * would need much more detailed feedback from compaction to
4486          * make a better decision.
4487          */
4488         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4489                 max_retries /= 4;
4490         if (*compaction_retries <= max_retries) {
4491                 ret = true;
4492                 goto out;
4493         }
4494
4495         /*
4496          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
4497          * all retries or failed at the lower priorities.
4498          */
4499 check_priority:
4500         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
4501                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
4502
4503         if (*compact_priority > min_priority) {
4504                 (*compact_priority)--;
4505                 *compaction_retries = 0;
4506                 ret = true;
4507         }
4508 out:
4509         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
4510         return ret;
4511 }
4512 #else
4513 static inline struct page *
4514 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4515                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4516                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4517 {
4518         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
4519         return NULL;
4520 }
4521
4522 static inline bool
4523 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
4524                      enum compact_result compact_result,
4525                      enum compact_priority *compact_priority,
4526                      int *compaction_retries)
4527 {
4528         struct zone *zone;
4529         struct zoneref *z;
4530
4531         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4532                 return false;
4533
4534         /*
4535          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
4536          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
4537          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
4538          * watermarks are OK.
4539          */
4540         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4541                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4542                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
4543                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4544                         return true;
4545         }
4546         return false;
4547 }
4548 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
4549
4550 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
4551 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
4552         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
4553
4554 static bool __need_reclaim(gfp_t gfp_mask)
4555 {
4556         /* no reclaim without waiting on it */
4557         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4558                 return false;
4559
4560         /* this guy won't enter reclaim */
4561         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4562                 return false;
4563
4564         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4565                 return false;
4566
4567         return true;
4568 }
4569
4570 void __fs_reclaim_acquire(unsigned long ip)
4571 {
4572         lock_acquire_exclusive(&__fs_reclaim_map, 0, 0, NULL, ip);
4573 }
4574
4575 void __fs_reclaim_release(unsigned long ip)
4576 {
4577         lock_release(&__fs_reclaim_map, ip);
4578 }
4579
4580 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4581 {
4582         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4583
4584         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4585                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4586                         __fs_reclaim_acquire(_RET_IP_);
4587
4588 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
4589                 lock_map_acquire(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4590                 lock_map_release(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4591 #endif
4592
4593         }
4594 }
4595 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4596
4597 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4598 {
4599         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4600
4601         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4602                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4603                         __fs_reclaim_release(_RET_IP_);
4604         }
4605 }
4606 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4607 #endif
4608
4609 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4610 static unsigned long
4611 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4612                                         const struct alloc_context *ac)
4613 {
4614         unsigned int noreclaim_flag;
4615         unsigned long progress;
4616
4617         cond_resched();
4618
4619         /* We now go into synchronous reclaim */
4620         cpuset_memory_pressure_bump();
4621         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4622         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4623
4624         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4625                                                                 ac->nodemask);
4626
4627         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4628         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4629
4630         cond_resched();
4631
4632         return progress;
4633 }
4634
4635 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4636 static inline struct page *
4637 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4638                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4639                 unsigned long *did_some_progress)
4640 {
4641         struct page *page = NULL;
4642         unsigned long pflags;
4643         bool drained = false;
4644
4645         psi_memstall_enter(&pflags);
4646         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4647         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4648                 goto out;
4649
4650 retry:
4651         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4652
4653         /*
4654          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4655          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4656          * Shrink them and try again
4657          */
4658         if (!page && !drained) {
4659                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4660                 drain_all_pages(NULL);
4661                 drained = true;
4662                 goto retry;
4663         }
4664 out:
4665         psi_memstall_leave(&pflags);
4666
4667         return page;
4668 }
4669
4670 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4671                              const struct alloc_context *ac)
4672 {
4673         struct zoneref *z;
4674         struct zone *zone;
4675         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4676         enum zone_type highest_zoneidx = ac->highest_zoneidx;
4677
4678         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, highest_zoneidx,
4679                                         ac->nodemask) {
4680                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4681                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, highest_zoneidx);
4682                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4683         }
4684 }
4685
4686 static inline unsigned int
4687 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4688 {
4689         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4690
4691         /*
4692          * __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH
4693          * and __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4694          * to save two branches.
4695          */
4696         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4697         BUILD_BUG_ON(__GFP_KSWAPD_RECLAIM != (__force gfp_t) ALLOC_KSWAPD);
4698
4699         /*
4700          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4701          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4702          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4703          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4704          */
4705         alloc_flags |= (__force int)
4706                 (gfp_mask & (__GFP_HIGH | __GFP_KSWAPD_RECLAIM));
4707
4708         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4709                 /*
4710                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4711                  * if it can't schedule.
4712                  */
4713                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4714                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4715                 /*
4716                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4717                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4718                  */
4719                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4720         } else if (unlikely(rt_task(current)) && in_task())
4721                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4722
4723         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, alloc_flags);
4724
4725         return alloc_flags;
4726 }
4727
4728 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4729 {
4730         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4731                 return false;
4732
4733         /*
4734          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4735          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4736          */
4737         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4738                 return false;
4739
4740         return true;
4741 }
4742
4743 /*
4744  * Distinguish requests which really need access to full memory
4745  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4746  */
4747 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4748 {
4749         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4750                 return 0;
4751         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4752                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4753         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4754                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4755         if (!in_interrupt()) {
4756                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4757                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4758                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4759                         return ALLOC_OOM;
4760         }
4761
4762         return 0;
4763 }
4764
4765 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4766 {
4767         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4768 }
4769
4770 /*
4771  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4772  * for the given allocation request.
4773  *
4774  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4775  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4776  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4777  *
4778  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4779  */
4780 static inline bool
4781 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4782                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4783                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4784 {
4785         struct zone *zone;
4786         struct zoneref *z;
4787         bool ret = false;
4788
4789         /*
4790          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4791          * their order will become available due to high fragmentation so
4792          * always increment the no progress counter for them
4793          */
4794         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4795                 *no_progress_loops = 0;
4796         else
4797                 (*no_progress_loops)++;
4798
4799         /*
4800          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4801          * several times in the row.
4802          */
4803         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4804                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4805                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4806         }
4807
4808         /*
4809          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4810          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4811          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4812          * screwed and have to go OOM.
4813          */
4814         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4815                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4816                 unsigned long available;
4817                 unsigned long reclaimable;
4818                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4819                 bool wmark;
4820
4821                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4822                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4823
4824                 /*
4825                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4826                  * reclaimable pages?
4827                  */
4828                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4829                                 ac->highest_zoneidx, alloc_flags, available);
4830                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4831                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4832                 if (wmark) {
4833                         ret = true;
4834                         break;
4835                 }
4836         }
4837
4838         /*
4839          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4840          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4841          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4842          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4843          * here rather than calling cond_resched().
4844          */
4845         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4846                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4847         else
4848                 cond_resched();
4849         return ret;
4850 }
4851
4852 static inline bool
4853 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4854 {
4855         /*
4856          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4857          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4858          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4859          * such a way the check therein was true, and then it became false
4860          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4861          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4862          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4863          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4864          * caller can deal with a violated nodemask.
4865          */
4866         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4867                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4868                 ac->nodemask = NULL;
4869                 return true;
4870         }
4871
4872         /*
4873          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4874          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4875          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4876          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4877          * retry.
4878          */
4879         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4880                 return true;
4881
4882         return false;
4883 }
4884
4885 static inline struct page *
4886 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4887                                                 struct alloc_context *ac)
4888 {
4889         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4890         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4891         struct page *page = NULL;
4892         unsigned int alloc_flags;
4893         unsigned long did_some_progress;
4894         enum compact_priority compact_priority;
4895         enum compact_result compact_result;
4896         int compaction_retries;
4897         int no_progress_loops;
4898         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4899         int reserve_flags;
4900
4901         /*
4902          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4903          * callers that are not in atomic context.
4904          */
4905         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4906                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4907                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4908
4909 retry_cpuset:
4910         compaction_retries = 0;
4911         no_progress_loops = 0;
4912         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4913         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4914
4915         /*
4916          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4917          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4918          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4919          */
4920         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4921
4922         /*
4923          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4924          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4925          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4926          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4927          */
4928         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4929                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
4930         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4931                 goto nopage;
4932
4933         /*
4934          * Check for insane configurations where the cpuset doesn't contain
4935          * any suitable zone to satisfy the request - e.g. non-movable
4936          * GFP_HIGHUSER allocations from MOVABLE nodes only.
4937          */
4938         if (cpusets_insane_config() && (gfp_mask & __GFP_HARDWALL)) {
4939                 struct zoneref *z = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4940                                         ac->highest_zoneidx,
4941                                         &cpuset_current_mems_allowed);
4942                 if (!z->zone)
4943                         goto nopage;
4944         }
4945
4946         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4947                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4948
4949         /*
4950          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4951          * that first
4952          */
4953         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4954         if (page)
4955                 goto got_pg;
4956
4957         /*
4958          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4959          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4960          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4961          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4962          * same migratetype.
4963          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4964          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4965          */
4966         if (can_direct_reclaim &&
4967                         (costly_order ||
4968                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4969                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4970                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4971                                                 alloc_flags, ac,
4972                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4973                                                 &compact_result);
4974                 if (page)
4975                         goto got_pg;
4976
4977                 /*
4978                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4979                  * includes some THP page fault allocations
4980                  */
4981                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4982                         /*
4983                          * If allocating entire pageblock(s) and compaction
4984                          * failed because all zones are below low watermarks
4985                          * or is prohibited because it recently failed at this
4986                          * order, fail immediately unless the allocator has
4987                          * requested compaction and reclaim retry.
4988                          *
4989                          * Reclaim is
4990                          *  - potentially very expensive because zones are far
4991                          *    below their low watermarks or this is part of very
4992                          *    bursty high order allocations,
4993                          *  - not guaranteed to help because isolate_freepages()
4994                          *    may not iterate over freed pages as part of its
4995                          *    linear scan, and
4996                          *  - unlikely to make entire pageblocks free on its
4997                          *    own.
4998                          */
4999                         if (compact_result == COMPACT_SKIPPED ||
5000                             compact_result == COMPACT_DEFERRED)
5001                                 goto nopage;
5002
5003                         /*
5004                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
5005                          * sync compaction could be very expensive, so keep
5006                          * using async compaction.
5007                          */
5008                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
5009                 }
5010         }
5011
5012 retry:
5013         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
5014         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
5015                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
5016
5017         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
5018         if (reserve_flags)
5019                 alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, reserve_flags);
5020
5021         /*
5022          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
5023          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
5024          * user oriented.
5025          */
5026         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
5027                 ac->nodemask = NULL;
5028                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5029                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5030         }
5031
5032         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
5033         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
5034         if (page)
5035                 goto got_pg;
5036
5037         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
5038         if (!can_direct_reclaim)
5039                 goto nopage;
5040
5041         /* Avoid recursion of direct reclaim */
5042         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
5043                 goto nopage;
5044
5045         /* Try direct reclaim and then allocating */
5046         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5047                                                         &did_some_progress);
5048         if (page)
5049                 goto got_pg;
5050
5051         /* Try direct compaction and then allocating */
5052         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5053                                         compact_priority, &compact_result);
5054         if (page)
5055                 goto got_pg;
5056
5057         /* Do not loop if specifically requested */
5058         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
5059                 goto nopage;
5060
5061         /*
5062          * Do not retry costly high order allocations unless they are
5063          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
5064          */
5065         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
5066                 goto nopage;
5067
5068         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
5069                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
5070                 goto retry;
5071
5072         /*
5073          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
5074          * reclaim is not able to make any progress because the current
5075          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
5076          * of free memory (see __compaction_suitable)
5077          */
5078         if (did_some_progress > 0 &&
5079                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
5080                                 compact_result, &compact_priority,
5081                                 &compaction_retries))
5082                 goto retry;
5083
5084
5085         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
5086         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
5087                 goto retry_cpuset;
5088
5089         /* Reclaim has failed us, start killing things */
5090         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
5091         if (page)
5092                 goto got_pg;
5093
5094         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
5095         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
5096             (alloc_flags & ALLOC_OOM ||
5097              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
5098                 goto nopage;
5099
5100         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
5101         if (did_some_progress) {
5102                 no_progress_loops = 0;
5103                 goto retry;
5104         }
5105
5106 nopage:
5107         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
5108         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
5109                 goto retry_cpuset;
5110
5111         /*
5112          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
5113          * we always retry
5114          */
5115         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
5116                 /*
5117                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
5118                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
5119                  */
5120                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
5121                         goto fail;
5122
5123                 /*
5124                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
5125                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
5126                  * for somebody to do a work for us
5127                  */
5128                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
5129
5130                 /*
5131                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
5132                  * are not prepared for much so let's warn about these users
5133                  * so that we can identify them and convert them to something
5134                  * else.
5135                  */
5136                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
5137
5138                 /*
5139                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
5140                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
5141                  * could deplete whole memory reserves which would just make
5142                  * the situation worse
5143                  */
5144                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
5145                 if (page)
5146                         goto got_pg;
5147
5148                 cond_resched();
5149                 goto retry;
5150         }
5151 fail:
5152         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
5153                         "page allocation failure: order:%u", order);
5154 got_pg:
5155         return page;
5156 }
5157
5158 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
5159                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
5160                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_gfp,
5161                 unsigned int *alloc_flags)
5162 {
5163         ac->highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5164         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
5165         ac->nodemask = nodemask;
5166         ac->migratetype = gfp_migratetype(gfp_mask);
5167
5168         if (cpusets_enabled()) {
5169                 *alloc_gfp |= __GFP_HARDWALL;
5170                 /*
5171                  * When we are in the interrupt context, it is irrelevant
5172                  * to the current task context. It means that any node ok.
5173                  */
5174                 if (in_task() && !ac->nodemask)
5175                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5176                 else
5177                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
5178         }
5179
5180         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
5181         fs_reclaim_release(gfp_mask);
5182
5183         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
5184
5185         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
5186                 return false;
5187
5188         *alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, *alloc_flags);
5189
5190         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
5191         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
5192
5193         /*
5194          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
5195          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
5196          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
5197          */
5198         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5199                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5200
5201         return true;
5202 }
5203
5204 /*
5205  * __alloc_pages_bulk - Allocate a number of order-0 pages to a list or array
5206  * @gfp: GFP flags for the allocation
5207  * @preferred_nid: The preferred NUMA node ID to allocate from
5208  * @nodemask: Set of nodes to allocate from, may be NULL
5209  * @nr_pages: The number of pages desired on the list or array
5210  * @page_list: Optional list to store the allocated pages
5211  * @page_array: Optional array to store the pages
5212  *
5213  * This is a batched version of the page allocator that attempts to
5214  * allocate nr_pages quickly. Pages are added to page_list if page_list
5215  * is not NULL, otherwise it is assumed that the page_array is valid.
5216  *
5217  * For lists, nr_pages is the number of pages that should be allocated.
5218  *
5219  * For arrays, only NULL elements are populated with pages and nr_pages
5220  * is the maximum number of pages that will be stored in the array.
5221  *
5222  * Returns the number of pages on the list or array.
5223  */
5224 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
5225                         nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
5226                         struct list_head *page_list,
5227                         struct page **page_array)
5228 {
5229         struct page *page;
5230         unsigned long flags;
5231         struct zone *zone;
5232         struct zoneref *z;
5233         struct per_cpu_pages *pcp;
5234         struct list_head *pcp_list;
5235         struct alloc_context ac;
5236         gfp_t alloc_gfp;
5237         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5238         int nr_populated = 0, nr_account = 0;
5239
5240         /*
5241          * Skip populated array elements to determine if any pages need
5242          * to be allocated before disabling IRQs.
5243          */
5244         while (page_array && nr_populated < nr_pages && page_array[nr_populated])
5245                 nr_populated++;
5246
5247         /* No pages requested? */
5248         if (unlikely(nr_pages <= 0))
5249                 goto out;
5250
5251         /* Already populated array? */
5252         if (unlikely(page_array && nr_pages - nr_populated == 0))
5253                 goto out;
5254
5255         /* Bulk allocator does not support memcg accounting. */
5256         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT))
5257                 goto failed;
5258
5259         /* Use the single page allocator for one page. */
5260         if (nr_pages - nr_populated == 1)
5261                 goto failed;
5262
5263 #ifdef CONFIG_PAGE_OWNER
5264         /*
5265          * PAGE_OWNER may recurse into the allocator to allocate space to
5266          * save the stack with pagesets.lock held. Releasing/reacquiring
5267          * removes much of the performance benefit of bulk allocation so
5268          * force the caller to allocate one page at a time as it'll have
5269          * similar performance to added complexity to the bulk allocator.
5270          */
5271         if (static_branch_unlikely(&page_owner_inited))
5272                 goto failed;
5273 #endif
5274
5275         /* May set ALLOC_NOFRAGMENT, fragmentation will return 1 page. */
5276         gfp &= gfp_allowed_mask;
5277         alloc_gfp = gfp;
5278         if (!prepare_alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_gfp, &alloc_flags))
5279                 goto out;
5280         gfp = alloc_gfp;
5281
5282         /* Find an allowed local zone that meets the low watermark. */
5283         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac.zonelist, ac.highest_zoneidx, ac.nodemask) {
5284                 unsigned long mark;
5285
5286                 if (cpusets_enabled() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
5287                     !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp)) {
5288                         continue;
5289                 }
5290
5291                 if (nr_online_nodes > 1 && zone != ac.preferred_zoneref->zone &&
5292                     zone_to_nid(zone) != zone_to_nid(ac.preferred_zoneref->zone)) {
5293                         goto failed;
5294                 }
5295
5296                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) + nr_pages;
5297                 if (zone_watermark_fast(zone, 0,  mark,
5298                                 zonelist_zone_idx(ac.preferred_zoneref),
5299                                 alloc_flags, gfp)) {
5300                         break;
5301                 }
5302         }
5303
5304         /*
5305          * If there are no allowed local zones that meets the watermarks then
5306          * try to allocate a single page and reclaim if necessary.
5307          */
5308         if (unlikely(!zone))
5309                 goto failed;
5310
5311         /* Attempt the batch allocation */
5312         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
5313         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
5314         pcp_list = &pcp->lists[order_to_pindex(ac.migratetype, 0)];
5315
5316         while (nr_populated < nr_pages) {
5317
5318                 /* Skip existing pages */
5319                 if (page_array && page_array[nr_populated]) {
5320                         nr_populated++;
5321                         continue;
5322                 }
5323
5324                 page = __rmqueue_pcplist(zone, 0, ac.migratetype, alloc_flags,
5325                                                                 pcp, pcp_list);
5326                 if (unlikely(!page)) {
5327                         /* Try and get at least one page */
5328                         if (!nr_populated)
5329                                 goto failed_irq;
5330                         break;
5331                 }
5332                 nr_account++;
5333
5334                 prep_new_page(page, 0, gfp, 0);
5335                 if (page_list)
5336                         list_add(&page->lru, page_list);
5337                 else
5338                         page_array[nr_populated] = page;
5339                 nr_populated++;
5340         }
5341
5342         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
5343
5344         __count_zid_vm_events(PGALLOC, zone_idx(zone), nr_account);
5345         zone_statistics(ac.preferred_zoneref->zone, zone, nr_account);
5346
5347 out:
5348         return nr_populated;
5349
5350 failed_irq:
5351         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
5352
5353 failed:
5354         page = __alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask);
5355         if (page) {
5356                 if (page_list)
5357                         list_add(&page->lru, page_list);
5358                 else
5359                         page_array[nr_populated] = page;
5360                 nr_populated++;
5361         }
5362
5363         goto out;
5364 }
5365 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_pages_bulk);
5366
5367 /*
5368  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
5369  */
5370 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5371                                                         nodemask_t *nodemask)
5372 {
5373         struct page *page;
5374         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5375         gfp_t alloc_gfp; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
5376         struct alloc_context ac = { };
5377
5378         /*
5379          * There are several places where we assume that the order value is sane
5380          * so bail out early if the request is out of bound.
5381          */
5382         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
5383                 WARN_ON_ONCE(!(gfp & __GFP_NOWARN));
5384                 return NULL;
5385         }
5386
5387         gfp &= gfp_allowed_mask;
5388         /*
5389          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
5390          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
5391          * from a particular context which has been marked by
5392          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}. And PF_MEMALLOC_PIN which ensures
5393          * movable zones are not used during allocation.
5394          */
5395         gfp = current_gfp_context(gfp);
5396         alloc_gfp = gfp;
5397         if (!prepare_alloc_pages(gfp, order, preferred_nid, nodemask, &ac,
5398                         &alloc_gfp, &alloc_flags))
5399                 return NULL;
5400
5401         /*
5402          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
5403          * memory until all local zones are considered.
5404          */
5405         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp);
5406
5407         /* First allocation attempt */
5408         page = get_page_from_freelist(alloc_gfp, order, alloc_flags, &ac);
5409         if (likely(page))
5410                 goto out;
5411
5412         alloc_gfp = gfp;
5413         ac.spread_dirty_pages = false;
5414
5415         /*
5416          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
5417          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
5418          */
5419         ac.nodemask = nodemask;
5420
5421         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_gfp, order, &ac);
5422
5423 out:
5424         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT) && page &&
5425             unlikely(__memcg_kmem_charge_page(page, gfp, order) != 0)) {
5426                 __free_pages(page, order);
5427                 page = NULL;
5428         }
5429
5430         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_gfp, ac.migratetype);
5431
5432         return page;
5433 }
5434 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
5435
5436 struct folio *__folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5437                 nodemask_t *nodemask)
5438 {
5439         struct page *page = __alloc_pages(gfp | __GFP_COMP, order,
5440                         preferred_nid, nodemask);
5441
5442         if (page && order > 1)
5443                 prep_transhuge_page(page);
5444         return (struct folio *)page;
5445 }
5446 EXPORT_SYMBOL(__folio_alloc);
5447
5448 /*
5449  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
5450  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
5451  * you need to access high mem.
5452  */
5453 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
5454 {
5455         struct page *page;
5456
5457         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
5458         if (!page)
5459                 return 0;
5460         return (unsigned long) page_address(page);
5461 }
5462 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
5463
5464 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
5465 {
5466         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
5467 }
5468 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
5469
5470 /**
5471  * __free_pages - Free pages allocated with alloc_pages().
5472  * @page: The page pointer returned from alloc_pages().
5473  * @order: The order of the allocation.
5474  *
5475  * This function can free multi-page allocations that are not compound
5476  * pages.  It does not check that the @order passed in matches that of
5477  * the allocation, so it is easy to leak memory.  Freeing more memory
5478  * than was allocated will probably emit a warning.
5479  *
5480  * If the last reference to this page is speculative, it will be released
5481  * by put_page() which only frees the first page of a non-compound
5482  * allocation.  To prevent the remaining pages from being leaked, we free
5483  * the subsequent pages here.  If you want to use the page's reference
5484  * count to decide when to free the allocation, you should allocate a
5485  * compound page, and use put_page() instead of __free_pages().
5486  *
5487  * Context: May be called in interrupt context or while holding a normal
5488  * spinlock, but not in NMI context or while holding a raw spinlock.
5489  */
5490 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
5491 {
5492         if (put_page_testzero(page))
5493                 free_the_page(page, order);
5494         else if (!PageHead(page))
5495                 while (order-- > 0)
5496                         free_the_page(page + (1 << order), order);
5497 }
5498 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
5499
5500 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
5501 {
5502         if (addr != 0) {
5503                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
5504                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
5505         }
5506 }
5507
5508 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
5509
5510 /*
5511  * Page Fragment:
5512  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
5513  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
5514  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
5515  *
5516  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
5517  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
5518  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
5519  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
5520  */
5521 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
5522                                              gfp_t gfp_mask)
5523 {
5524         struct page *page = NULL;
5525         gfp_t gfp = gfp_mask;
5526
5527 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5528         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
5529                     __GFP_NOMEMALLOC;
5530         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
5531                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
5532         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
5533 #endif
5534         if (unlikely(!page))
5535                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
5536
5537         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
5538
5539         return page;
5540 }
5541
5542 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
5543 {
5544         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
5545
5546         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
5547                 free_the_page(page, compound_order(page));
5548 }
5549 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
5550
5551 void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
5552                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
5553                       unsigned int align_mask)
5554 {
5555         unsigned int size = PAGE_SIZE;
5556         struct page *page;
5557         int offset;
5558
5559         if (unlikely(!nc->va)) {
5560 refill:
5561                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
5562                 if (!page)
5563                         return NULL;
5564
5565 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5566                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5567                 size = nc->size;
5568 #endif
5569                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
5570                  * This would break get_page_unless_zero() users.
5571                  */
5572                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
5573
5574                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5575                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
5576                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5577                 nc->offset = size;
5578         }
5579
5580         offset = nc->offset - fragsz;
5581         if (unlikely(offset < 0)) {
5582                 page = virt_to_page(nc->va);
5583
5584                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
5585                         goto refill;
5586
5587                 if (unlikely(nc->pfmemalloc)) {
5588                         free_the_page(page, compound_order(page));
5589                         goto refill;
5590                 }
5591
5592 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5593                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5594                 size = nc->size;
5595 #endif
5596                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
5597                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
5598
5599                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5600                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5601                 offset = size - fragsz;
5602         }
5603
5604         nc->pagecnt_bias--;
5605         offset &= align_mask;
5606         nc->offset = offset;
5607
5608         return nc->va + offset;
5609 }
5610 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc_align);
5611
5612 /*
5613  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
5614  */
5615 void page_frag_free(void *addr)
5616 {
5617         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
5618
5619         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
5620                 free_the_page(page, compound_order(page));
5621 }
5622 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
5623
5624 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
5625                 size_t size)
5626 {
5627         if (addr) {
5628                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
5629                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
5630
5631                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
5632                 while (used < alloc_end) {
5633                         free_page(used);
5634                         used += PAGE_SIZE;
5635                 }
5636         }
5637         return (void *)addr;
5638 }
5639
5640 /**
5641  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
5642  * @size: the number of bytes to allocate
5643  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5644  *
5645  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
5646  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
5647  * allocate memory in power-of-two pages.
5648  *
5649  * This function is also limited by MAX_ORDER.
5650  *
5651  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
5652  *
5653  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5654  */
5655 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
5656 {
5657         unsigned int order = get_order(size);
5658         unsigned long addr;
5659
5660         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5661                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5662
5663         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
5664         return make_alloc_exact(addr, order, size);
5665 }
5666 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
5667
5668 /**
5669  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
5670  *                         pages on a node.
5671  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
5672  * @size: the number of bytes to allocate
5673  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5674  *
5675  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
5676  * back.
5677  *
5678  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5679  */
5680 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
5681 {
5682         unsigned int order = get_order(size);
5683         struct page *p;
5684
5685         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5686                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5687
5688         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
5689         if (!p)
5690                 return NULL;
5691         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
5692 }
5693
5694 /**
5695  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
5696  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
5697  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
5698  *
5699  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
5700  */
5701 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
5702 {
5703         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
5704         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
5705
5706         while (addr < end) {
5707                 free_page(addr);
5708                 addr += PAGE_SIZE;
5709         }
5710 }
5711 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
5712
5713 /**
5714  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
5715  * @offset: The zone index of the highest zone
5716  *
5717  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
5718  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
5719  * zone, the number of pages is calculated as:
5720  *
5721  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
5722  *
5723  * Return: number of pages beyond high watermark.
5724  */
5725 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
5726 {
5727         struct zoneref *z;
5728         struct zone *zone;
5729
5730         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
5731         unsigned long sum = 0;
5732
5733         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
5734
5735         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
5736                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
5737                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
5738                 if (size > high)
5739                         sum += size - high;
5740         }
5741
5742         return sum;
5743 }
5744
5745 /**
5746  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
5747  *
5748  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
5749  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
5750  *
5751  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
5752  * ZONE_NORMAL.
5753  */
5754 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
5755 {
5756         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
5757 }
5758 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
5759
5760 static inline void show_node(struct zone *zone)
5761 {
5762         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5763                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5764 }
5765
5766 long si_mem_available(void)
5767 {
5768         long available;
5769         unsigned long pagecache;
5770         unsigned long wmark_low = 0;
5771         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5772         unsigned long reclaimable;
5773         struct zone *zone;
5774         int lru;
5775
5776         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5777                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5778
5779         for_each_zone(zone)
5780                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5781
5782         /*
5783          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5784          * without causing swapping.
5785          */
5786         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5787
5788         /*
5789          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5790          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
5791          * low watermark worth of cache, needs to stay.
5792          */
5793         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5794         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5795         available += pagecache;
5796
5797         /*
5798          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5799          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5800          * low watermark.
5801          */
5802         reclaimable = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
5803                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5804         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5805
5806         if (available < 0)
5807                 available = 0;
5808         return available;
5809 }
5810 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5811
5812 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5813 {
5814         val->totalram = totalram_pages();
5815         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5816         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5817         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5818         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5819         val->freehigh = nr_free_highpages();
5820         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5821 }
5822
5823 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5824
5825 #ifdef CONFIG_NUMA
5826 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5827 {
5828         int zone_type;          /* needs to be signed */
5829         unsigned long managed_pages = 0;
5830         unsigned long managed_highpages = 0;
5831         unsigned long free_highpages = 0;
5832         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5833
5834         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5835                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5836         val->totalram = managed_pages;
5837         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5838         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5839 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5840         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5841                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5842
5843                 if (is_highmem(zone)) {
5844                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5845                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5846                 }
5847         }
5848         val->totalhigh = managed_highpages;
5849         val->freehigh = free_highpages;
5850 #else
5851         val->totalhigh = managed_highpages;
5852         val->freehigh = free_highpages;
5853 #endif
5854         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5855 }
5856 #endif
5857
5858 /*
5859  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5860  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5861  */
5862 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5863 {
5864         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5865                 return false;
5866
5867         /*
5868          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5869          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5870          * have to be precise here.
5871          */
5872         if (!nodemask)
5873                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5874
5875         return !node_isset(nid, *nodemask);
5876 }
5877
5878 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5879
5880 static void show_migration_types(unsigned char type)
5881 {
5882         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5883                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5884                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5885                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5886                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5887 #ifdef CONFIG_CMA
5888                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5889 #endif
5890 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5891                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5892 #endif
5893         };
5894         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5895         char *p = tmp;
5896         int i;
5897
5898         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5899                 if (type & (1 << i))
5900                         *p++ = types[i];
5901         }
5902
5903         *p = '\0';
5904         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5905 }
5906
5907 /*
5908  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5909  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5910  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5911  *
5912  * Bits in @filter:
5913  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5914  *   cpuset.
5915  */
5916 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5917 {
5918         unsigned long free_pcp = 0;
5919         int cpu;
5920         struct zone *zone;
5921         pg_data_t *pgdat;
5922
5923         for_each_populated_zone(zone) {
5924                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5925                         continue;
5926
5927                 for_each_online_cpu(cpu)
5928                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
5929         }
5930
5931         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5932                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5933                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu\n"
5934                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5935                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5936                 " kernel_misc_reclaimable:%lu\n"
5937                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5938                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5939                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5940                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5941                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5942                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5943                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5944                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5945                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5946                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5947                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B),
5948                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B),
5949                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5950                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5951                 global_node_page_state(NR_PAGETABLE),
5952                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5953                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE),
5954                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5955                 free_pcp,
5956                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5957
5958         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5959                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5960                         continue;
5961
5962                 printk("Node %d"
5963                         " active_anon:%lukB"
5964                         " inactive_anon:%lukB"
5965                         " active_file:%lukB"
5966                         " inactive_file:%lukB"
5967                         " unevictable:%lukB"
5968                         " isolated(anon):%lukB"
5969                         " isolated(file):%lukB"
5970                         " mapped:%lukB"
5971                         " dirty:%lukB"
5972                         " writeback:%lukB"
5973                         " shmem:%lukB"
5974 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5975                         " shmem_thp: %lukB"
5976                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5977                         " anon_thp: %lukB"
5978 #endif
5979                         " writeback_tmp:%lukB"
5980                         " kernel_stack:%lukB"
5981 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
5982                         " shadow_call_stack:%lukB"
5983 #endif
5984                         " pagetables:%lukB"
5985                         " all_unreclaimable? %s"
5986                         "\n",
5987                         pgdat->node_id,
5988                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5989                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5990                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5991                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5992                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5993                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5994                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5995                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5996                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5997                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5998                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5999 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6000                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS)),
6001                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)),
6002                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS)),
6003 #endif
6004                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
6005                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_STACK_KB),
6006 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
6007                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_SCS_KB),
6008 #endif
6009                         K(node_page_state(pgdat, NR_PAGETABLE)),
6010                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
6011                                 "yes" : "no");
6012         }
6013
6014         for_each_populated_zone(zone) {
6015                 int i;
6016
6017                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6018                         continue;
6019
6020                 free_pcp = 0;
6021                 for_each_online_cpu(cpu)
6022                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
6023
6024                 show_node(zone);
6025                 printk(KERN_CONT
6026                         "%s"
6027                         " free:%lukB"
6028                         " boost:%lukB"
6029                         " min:%lukB"
6030                         " low:%lukB"
6031                         " high:%lukB"
6032                         " reserved_highatomic:%luKB"
6033                         " active_anon:%lukB"
6034                         " inactive_anon:%lukB"
6035                         " active_file:%lukB"
6036                         " inactive_file:%lukB"
6037                         " unevictable:%lukB"
6038                         " writepending:%lukB"
6039                         " present:%lukB"
6040                         " managed:%lukB"
6041                         " mlocked:%lukB"
6042                         " bounce:%lukB"
6043                         " free_pcp:%lukB"
6044                         " local_pcp:%ukB"
6045                         " free_cma:%lukB"
6046                         "\n",
6047                         zone->name,
6048                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
6049                         K(zone->watermark_boost),
6050                         K(min_wmark_pages(zone)),
6051                         K(low_wmark_pages(zone)),
6052                         K(high_wmark_pages(zone)),
6053                         K(zone->nr_reserved_highatomic),
6054                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
6055                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
6056                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
6057                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
6058                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
6059                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
6060                         K(zone->present_pages),
6061                         K(zone_managed_pages(zone)),
6062                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
6063                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
6064                         K(free_pcp),
6065                         K(this_cpu_read(zone->per_cpu_pageset->count)),
6066                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
6067                 printk("lowmem_reserve[]:");
6068                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
6069                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
6070                 printk(KERN_CONT "\n");
6071         }
6072
6073         for_each_populated_zone(zone) {
6074                 unsigned int order;
6075                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
6076                 unsigned char types[MAX_ORDER];
6077
6078                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6079                         continue;
6080                 show_node(zone);
6081                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
6082
6083                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6084                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6085                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
6086                         int type;
6087
6088                         nr[order] = area->nr_free;
6089                         total += nr[order] << order;
6090
6091                         types[order] = 0;
6092                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
6093                                 if (!free_area_empty(area, type))
6094                                         types[order] |= 1 << type;
6095                         }
6096                 }
6097                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6098                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6099                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
6100                                nr[order], K(1UL) << order);
6101                         if (nr[order])
6102                                 show_migration_types(types[order]);
6103                 }
6104                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
6105         }
6106
6107         hugetlb_show_meminfo();
6108
6109         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
6110
6111         show_swap_cache_info();
6112 }
6113
6114 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
6115 {
6116         zoneref->zone = zone;
6117         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
6118 }
6119
6120 /*
6121  * Builds allocation fallback zone lists.
6122  *
6123  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
6124  */
6125 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
6126 {
6127         struct zone *zone;
6128         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
6129         int nr_zones = 0;
6130
6131         do {
6132                 zone_type--;
6133                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
6134                 if (managed_zone(zone)) {
6135                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
6136                         check_highest_zone(zone_type);
6137                 }
6138         } while (zone_type);
6139
6140         return nr_zones;
6141 }
6142
6143 #ifdef CONFIG_NUMA
6144
6145 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
6146 {
6147         /*
6148          * We used to support different zonelists modes but they turned
6149          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
6150          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
6151          * not fail it silently
6152          */
6153         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
6154                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
6155                 return -EINVAL;
6156         }
6157         return 0;
6158 }
6159
6160 char numa_zonelist_order[] = "Node";
6161
6162 /*
6163  * sysctl handler for numa_zonelist_order
6164  */
6165 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
6166                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6167 {
6168         if (write)
6169                 return __parse_numa_zonelist_order(buffer);
6170         return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
6171 }
6172
6173
6174 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
6175 static int node_load[MAX_NUMNODES];
6176
6177 /**
6178  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
6179  * @node: node whose fallback list we're appending
6180  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
6181  *
6182  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
6183  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
6184  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
6185  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
6186  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
6187  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
6188  * on them otherwise.
6189  *
6190  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
6191  */
6192 int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
6193 {
6194         int n, val;
6195         int min_val = INT_MAX;
6196         int best_node = NUMA_NO_NODE;
6197
6198         /* Use the local node if we haven't already */
6199         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
6200                 node_set(node, *used_node_mask);
6201                 return node;
6202         }
6203
6204         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
6205
6206                 /* Don't want a node to appear more than once */
6207                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
6208                         continue;
6209
6210                 /* Use the distance array to find the distance */
6211                 val = node_distance(node, n);
6212
6213                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
6214                 val += (n < node);
6215
6216                 /* Give preference to headless and unused nodes */
6217                 if (!cpumask_empty(cpumask_of_node(n)))
6218                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
6219
6220                 /* Slight preference for less loaded node */
6221                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
6222                 val += node_load[n];
6223
6224                 if (val < min_val) {
6225                         min_val = val;
6226                         best_node = n;
6227                 }
6228         }
6229
6230         if (best_node >= 0)
6231                 node_set(best_node, *used_node_mask);
6232
6233         return best_node;
6234 }
6235
6236
6237 /*
6238  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
6239  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
6240  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
6241  */
6242 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
6243                 unsigned nr_nodes)
6244 {
6245         struct zoneref *zonerefs;
6246         int i;
6247
6248         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6249
6250         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
6251                 int nr_zones;
6252
6253                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
6254
6255                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
6256                 zonerefs += nr_zones;
6257         }
6258         zonerefs->zone = NULL;
6259         zonerefs->zone_idx = 0;
6260 }
6261
6262 /*
6263  * Build gfp_thisnode zonelists
6264  */
6265 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6266 {
6267         struct zoneref *zonerefs;
6268         int nr_zones;
6269
6270         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
6271         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6272         zonerefs += nr_zones;
6273         zonerefs->zone = NULL;
6274         zonerefs->zone_idx = 0;
6275 }
6276
6277 /*
6278  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
6279  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
6280  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
6281  * may still exist in local DMA zone.
6282  */
6283
6284 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6285 {
6286         static int node_order[MAX_NUMNODES];
6287         int node, load, nr_nodes = 0;
6288         nodemask_t used_mask = NODE_MASK_NONE;
6289         int local_node, prev_node;
6290
6291         /* NUMA-aware ordering of nodes */
6292         local_node = pgdat->node_id;
6293         load = nr_online_nodes;
6294         prev_node = local_node;
6295
6296         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
6297         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
6298                 /*
6299                  * We don't want to pressure a particular node.
6300                  * So adding penalty to the first node in same
6301                  * distance group to make it round-robin.
6302                  */
6303                 if (node_distance(local_node, node) !=
6304                     node_distance(local_node, prev_node))
6305                         node_load[node] += load;
6306
6307                 node_order[nr_nodes++] = node;
6308                 prev_node = node;
6309                 load--;
6310         }
6311
6312         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
6313         build_thisnode_zonelists(pgdat);
6314         pr_info("Fallback order for Node %d: ", local_node);
6315         for (node = 0; node < nr_nodes; node++)
6316                 pr_cont("%d ", node_order[node]);
6317         pr_cont("\n");
6318 }
6319
6320 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6321 /*
6322  * Return node id of node used for "local" allocations.
6323  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
6324  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
6325  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
6326  */
6327 int local_memory_node(int node)
6328 {
6329         struct zoneref *z;
6330
6331         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
6332                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
6333                                    NULL);
6334         return zone_to_nid(z->zone);
6335 }
6336 #endif
6337
6338 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
6339 static void setup_min_slab_ratio(void);
6340 #else   /* CONFIG_NUMA */
6341
6342 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6343 {
6344         int node, local_node;
6345         struct zoneref *zonerefs;
6346         int nr_zones;
6347
6348         local_node = pgdat->node_id;
6349
6350         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6351         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6352         zonerefs += nr_zones;
6353
6354         /*
6355          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
6356          * of all the other nodes.
6357          * We don't want to pressure a particular node, so when
6358          * building the zones for node N, we make sure that the
6359          * zones coming right after the local ones are those from
6360          * node N+1 (modulo N)
6361          */
6362         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
6363                 if (!node_online(node))
6364                         continue;
6365                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6366                 zonerefs += nr_zones;
6367         }
6368         for (node = 0; node < local_node; node++) {
6369                 if (!node_online(node))
6370                         continue;
6371                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6372                 zonerefs += nr_zones;
6373         }
6374
6375         zonerefs->zone = NULL;
6376         zonerefs->zone_idx = 0;
6377 }
6378
6379 #endif  /* CONFIG_NUMA */
6380
6381 /*
6382  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
6383  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
6384  * that an item put on a list will immediately be handed over to
6385  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
6386  * with interrupts disabled.
6387  *
6388  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
6389  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
6390  * hotplugged processors.
6391  *
6392  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
6393  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
6394  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
6395  */
6396 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats);
6397 /* These effectively disable the pcplists in the boot pageset completely */
6398 #define BOOT_PAGESET_HIGH       0
6399 #define BOOT_PAGESET_BATCH      1
6400 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pages, boot_pageset);
6401 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_zonestat, boot_zonestats);
6402 DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
6403
6404 static void __build_all_zonelists(void *data)
6405 {
6406         int nid;
6407         int __maybe_unused cpu;
6408         pg_data_t *self = data;
6409         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
6410
6411         spin_lock(&lock);
6412
6413 #ifdef CONFIG_NUMA
6414         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
6415 #endif
6416
6417         /*
6418          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
6419          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
6420          */
6421         if (self && !node_online(self->node_id)) {
6422                 build_zonelists(self);
6423         } else {
6424                 /*
6425                  * All possible nodes have pgdat preallocated
6426                  * in free_area_init
6427                  */
6428                 for_each_node(nid) {
6429                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6430
6431                         build_zonelists(pgdat);
6432                 }
6433
6434 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6435                 /*
6436                  * We now know the "local memory node" for each node--
6437                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
6438                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
6439                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
6440                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
6441                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
6442                  */
6443                 for_each_online_cpu(cpu)
6444                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
6445 #endif
6446         }
6447
6448         spin_unlock(&lock);
6449 }
6450
6451 static noinline void __init
6452 build_all_zonelists_init(void)
6453 {
6454         int cpu;
6455
6456         __build_all_zonelists(NULL);
6457
6458         /*
6459          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
6460          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
6461          * each zone will be allocated later when the per cpu
6462          * allocator is available.
6463          *
6464          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
6465          * cpus if the system is already booted because the pagesets
6466          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
6467          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
6468          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
6469          * (a chicken-egg dilemma).
6470          */
6471         for_each_possible_cpu(cpu)
6472                 per_cpu_pages_init(&per_cpu(boot_pageset, cpu), &per_cpu(boot_zonestats, cpu));
6473
6474         mminit_verify_zonelist();
6475         cpuset_init_current_mems_allowed();
6476 }
6477
6478 /*
6479  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
6480  *
6481  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
6482  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
6483  */
6484 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6485 {
6486         unsigned long vm_total_pages;
6487
6488         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
6489                 build_all_zonelists_init();
6490         } else {
6491                 __build_all_zonelists(pgdat);
6492                 /* cpuset refresh routine should be here */
6493         }
6494         /* Get the number of free pages beyond high watermark in all zones. */
6495         vm_total_pages = nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
6496         /*
6497          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
6498          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
6499          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
6500          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
6501          * disabled and enable it later
6502          */
6503         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
6504                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
6505         else
6506                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
6507
6508         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
6509                 nr_online_nodes,
6510                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
6511                 vm_total_pages);
6512 #ifdef CONFIG_NUMA
6513         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
6514 #endif
6515 }
6516
6517 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
6518 static bool __meminit
6519 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
6520 {
6521         static struct memblock_region *r;
6522
6523         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
6524                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
6525                         for_each_mem_region(r) {
6526                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
6527                                         break;
6528                         }
6529                 }
6530                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
6531                     memblock_is_mirror(r)) {
6532                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
6533                         return true;
6534                 }
6535         }
6536         return false;
6537 }
6538
6539 /*
6540  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
6541  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
6542  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
6543  *
6544  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
6545  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
6546  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
6547  */
6548 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
6549                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
6550                 enum meminit_context context,
6551                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
6552 {
6553         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
6554         struct page *page;
6555
6556         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
6557                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
6558
6559 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6560         /*
6561          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
6562          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
6563          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
6564          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
6565          * the hotplug lock.
6566          */
6567         if (zone == ZONE_DEVICE) {
6568                 if (!altmap)
6569                         return;
6570
6571                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
6572                         start_pfn += altmap->reserve;
6573                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6574         }
6575 #endif
6576
6577         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
6578                 /*
6579                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
6580                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
6581                  */
6582                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
6583                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
6584                                 continue;
6585                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn))
6586                                 break;
6587                 }
6588
6589                 page = pfn_to_page(pfn);
6590                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
6591                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
6592                         __SetPageReserved(page);
6593
6594                 /*
6595                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
6596                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
6597                  * over the place during system boot.
6598                  */
6599                 if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6600                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
6601                         cond_resched();
6602                 }
6603                 pfn++;
6604         }
6605 }
6606
6607 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6608 static void __ref __init_zone_device_page(struct page *page, unsigned long pfn,
6609                                           unsigned long zone_idx, int nid,
6610                                           struct dev_pagemap *pgmap)
6611 {
6612
6613         __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
6614
6615         /*
6616          * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
6617          * phase for it to be fully associated with a zone.
6618          *
6619          * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
6620          * the flag as we are still initializing the pages.
6621          */
6622         __SetPageReserved(page);
6623
6624         /*
6625          * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
6626          * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
6627          * ever freed or placed on a driver-private list.
6628          */
6629         page->pgmap = pgmap;
6630         page->zone_device_data = NULL;
6631
6632         /*
6633          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
6634          * movable at startup. This will force kernel allocations
6635          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
6636          * the address space during boot when many long-lived
6637          * kernel allocations are made.
6638          *
6639          * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
6640          * because this is done early in section_activate()
6641          */
6642         if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6643                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
6644                 cond_resched();
6645         }
6646 }
6647
6648 static void __ref memmap_init_compound(struct page *head,
6649                                        unsigned long head_pfn,
6650                                        unsigned long zone_idx, int nid,
6651                                        struct dev_pagemap *pgmap,
6652                                        unsigned long nr_pages)
6653 {
6654         unsigned long pfn, end_pfn = head_pfn + nr_pages;
6655         unsigned int order = pgmap->vmemmap_shift;
6656
6657         __SetPageHead(head);
6658         for (pfn = head_pfn + 1; pfn < end_pfn; pfn++) {
6659                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6660
6661                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6662                 prep_compound_tail(head, pfn - head_pfn);
6663                 set_page_count(page, 0);
6664
6665                 /*
6666                  * The first tail page stores compound_mapcount_ptr() and
6667                  * compound_order() and the second tail page stores
6668                  * compound_pincount_ptr(). Call prep_compound_head() after
6669                  * the first and second tail pages have been initialized to
6670                  * not have the data overwritten.
6671                  */
6672                 if (pfn == head_pfn + 2)
6673                         prep_compound_head(head, order);
6674         }
6675 }
6676
6677 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
6678                                    unsigned long start_pfn,
6679                                    unsigned long nr_pages,
6680                                    struct dev_pagemap *pgmap)
6681 {
6682         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
6683         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6684         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
6685         unsigned int pfns_per_compound = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
6686         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
6687         unsigned long start = jiffies;
6688         int nid = pgdat->node_id;
6689
6690         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx(zone) != ZONE_DEVICE))
6691                 return;
6692
6693         /*
6694          * The call to memmap_init should have already taken care
6695          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
6696          * the end of that region and start processing the device pages.
6697          */
6698         if (altmap) {
6699                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6700                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
6701         }
6702
6703         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pfns_per_compound) {
6704                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6705
6706                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6707
6708                 if (pfns_per_compound == 1)
6709                         continue;
6710
6711                 memmap_init_compound(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap,
6712                                      pfns_per_compound);
6713         }
6714
6715         pr_info("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
6716                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
6717 }
6718
6719 #endif
6720 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
6721 {
6722         unsigned int order, t;
6723         for_each_migratetype_order(order, t) {
6724                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
6725                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
6726         }
6727 }
6728
6729 /*
6730  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
6731  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
6732  * memmap_init_zone_range().
6733  *
6734  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
6735  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
6736  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
6737  *   arbitrary section size
6738  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
6739  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
6740  *   nicely with memmap sections
6741  *
6742  * Explicitly initialize those struct pages so that:
6743  * - PG_Reserved is set
6744  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
6745  *   hole is in the middle of a zone
6746  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
6747  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
6748  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
6749  *   section that will be appended to the zone/node below.
6750  */
6751 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
6752                                           unsigned long epfn,
6753                                           int zone, int node)
6754 {
6755         unsigned long pfn;
6756         u64 pgcnt = 0;
6757
6758         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6759                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6760                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6761                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6762                         continue;
6763                 }
6764                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
6765                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
6766                 pgcnt++;
6767         }
6768
6769         if (pgcnt)
6770                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges",
6771                         node, zone_names[zone], pgcnt);
6772 }
6773
6774 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
6775                                           unsigned long start_pfn,
6776                                           unsigned long end_pfn,
6777                                           unsigned long *hole_pfn)
6778 {
6779         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6780         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
6781         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
6782
6783         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6784         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6785
6786         if (start_pfn >= end_pfn)
6787                 return;
6788
6789         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
6790                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
6791
6792         if (*hole_pfn < start_pfn)
6793                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
6794
6795         *hole_pfn = end_pfn;
6796 }
6797
6798 static void __init memmap_init(void)
6799 {
6800         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6801         unsigned long hole_pfn = 0;
6802         int i, j, zone_id = 0, nid;
6803
6804         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6805                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
6806
6807                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6808                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
6809
6810                         if (!populated_zone(zone))
6811                                 continue;
6812
6813                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
6814                                                &hole_pfn);
6815                         zone_id = j;
6816                 }
6817         }
6818
6819 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6820         /*
6821          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
6822          * section_end].
6823          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
6824          * node.
6825          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
6826          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
6827          * for FLATMEM it is a nop anyway
6828          */
6829         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
6830         if (hole_pfn < end_pfn)
6831 #endif
6832                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
6833 }
6834
6835 void __init *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
6836                           phys_addr_t min_addr, int nid, bool exact_nid)
6837 {
6838         void *ptr;
6839
6840         if (exact_nid)
6841                 ptr = memblock_alloc_exact_nid_raw(size, align, min_addr,
6842                                                    MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
6843                                                    nid);
6844         else
6845                 ptr = memblock_alloc_try_nid_raw(size, align, min_addr,
6846                                                  MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
6847                                                  nid);
6848
6849         if (ptr && size > 0)
6850                 page_init_poison(ptr, size);
6851
6852         return ptr;
6853 }
6854
6855 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
6856 {
6857 #ifdef CONFIG_MMU
6858         int batch;
6859
6860         /*
6861          * The number of pages to batch allocate is either ~0.1%
6862          * of the zone or 1MB, whichever is smaller. The batch
6863          * size is striking a balance between allocation latency
6864          * and zone lock contention.
6865          */
6866         batch = min(zone_managed_pages(zone) >> 10, (1024 * 1024) / PAGE_SIZE);
6867         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
6868         if (batch < 1)
6869                 batch = 1;
6870
6871         /*
6872          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
6873          * of 2 value was found to be more likely to have
6874          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
6875          *
6876          * For example if 2 tasks are alternately allocating
6877          * batches of pages, one task can end up with a lot
6878          * of pages of one half of the possible page colors
6879          * and the other with pages of the other colors.
6880          */
6881         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
6882
6883         return batch;
6884
6885 #else
6886         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
6887          * conditions.
6888          *
6889          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
6890          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
6891          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
6892          *
6893          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
6894          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
6895          * can be a significant delay between the individual batches being
6896          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
6897          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
6898          */
6899         return 0;
6900 #endif
6901 }
6902
6903 static int zone_highsize(struct zone *zone, int batch, int cpu_online)
6904 {
6905 #ifdef CONFIG_MMU
6906         int high;
6907         int nr_split_cpus;
6908         unsigned long total_pages;
6909
6910         if (!percpu_pagelist_high_fraction) {
6911                 /*
6912                  * By default, the high value of the pcp is based on the zone
6913                  * low watermark so that if they are full then background
6914                  * reclaim will not be started prematurely.
6915                  */
6916                 total_pages = low_wmark_pages(zone);
6917         } else {
6918                 /*
6919                  * If percpu_pagelist_high_fraction is configured, the high
6920                  * value is based on a fraction of the managed pages in the
6921                  * zone.
6922                  */
6923                 total_pages = zone_managed_pages(zone) / percpu_pagelist_high_fraction;
6924         }
6925
6926         /*
6927          * Split the high value across all online CPUs local to the zone. Note
6928          * that early in boot that CPUs may not be online yet and that during
6929          * CPU hotplug that the cpumask is not yet updated when a CPU is being
6930          * onlined. For memory nodes that have no CPUs, split pcp->high across
6931          * all online CPUs to mitigate the risk that reclaim is triggered
6932          * prematurely due to pages stored on pcp lists.
6933          */
6934         nr_split_cpus = cpumask_weight(cpumask_of_node(zone_to_nid(zone))) + cpu_online;
6935         if (!nr_split_cpus)
6936                 nr_split_cpus = num_online_cpus();
6937         high = total_pages / nr_split_cpus;
6938
6939         /*
6940          * Ensure high is at least batch*4. The multiple is based on the
6941          * historical relationship between high and batch.
6942          */
6943         high = max(high, batch << 2);
6944
6945         return high;
6946 #else
6947         return 0;
6948 #endif
6949 }
6950
6951 /*
6952  * pcp->high and pcp->batch values are related and generally batch is lower
6953  * than high. They are also related to pcp->count such that count is lower
6954  * than high, and as soon as it reaches high, the pcplist is flushed.
6955  *
6956  * However, guaranteeing these relations at all times would require e.g. write
6957  * barriers here but also careful usage of read barriers at the read side, and
6958  * thus be prone to error and bad for performance. Thus the update only prevents
6959  * store tearing. Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they
6960  * can cope with those fields changing asynchronously, and fully trust only the
6961  * pcp->count field on the local CPU with interrupts disabled.
6962  *
6963  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
6964  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
6965  * exist).
6966  */
6967 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
6968                 unsigned long batch)
6969 {
6970         WRITE_ONCE(pcp->batch, batch);
6971         WRITE_ONCE(pcp->high, high);
6972 }
6973
6974 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats)
6975 {
6976         int pindex;
6977
6978         memset(pcp, 0, sizeof(*pcp));
6979         memset(pzstats, 0, sizeof(*pzstats));
6980
6981         for (pindex = 0; pindex < NR_PCP_LISTS; pindex++)
6982                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[pindex]);
6983
6984         /*
6985          * Set batch and high values safe for a boot pageset. A true percpu
6986          * pageset's initialization will update them subsequently. Here we don't
6987          * need to be as careful as pageset_update() as nobody can access the
6988          * pageset yet.
6989          */
6990         pcp->high = BOOT_PAGESET_HIGH;
6991         pcp->batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
6992         pcp->free_factor = 0;
6993 }
6994
6995 static void __zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, unsigned long high,
6996                 unsigned long batch)
6997 {
6998         struct per_cpu_pages *pcp;
6999         int cpu;
7000
7001         for_each_possible_cpu(cpu) {
7002                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7003                 pageset_update(pcp, high, batch);
7004         }
7005 }
7006
7007 /*
7008  * Calculate and set new high and batch values for all per-cpu pagesets of a
7009  * zone based on the zone's size.
7010  */
7011 static void zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, int cpu_online)
7012 {
7013         int new_high, new_batch;
7014
7015         new_batch = max(1, zone_batchsize(zone));
7016         new_high = zone_highsize(zone, new_batch, cpu_online);
7017
7018         if (zone->pageset_high == new_high &&
7019             zone->pageset_batch == new_batch)
7020                 return;
7021
7022         zone->pageset_high = new_high;
7023         zone->pageset_batch = new_batch;
7024
7025         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, new_high, new_batch);
7026 }
7027
7028 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
7029 {
7030         int cpu;
7031
7032         /* Size may be 0 on !SMP && !NUMA */
7033         if (sizeof(struct per_cpu_zonestat) > 0)
7034                 zone->per_cpu_zonestats = alloc_percpu(struct per_cpu_zonestat);
7035
7036         zone->per_cpu_pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pages);
7037         for_each_possible_cpu(cpu) {
7038                 struct per_cpu_pages *pcp;
7039                 struct per_cpu_zonestat *pzstats;
7040
7041                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7042                 pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
7043                 per_cpu_pages_init(pcp, pzstats);
7044         }
7045
7046         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
7047 }
7048
7049 /*
7050  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
7051  * Before this call only boot pagesets were available.
7052  */
7053 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
7054 {
7055         struct pglist_data *pgdat;
7056         struct zone *zone;
7057         int __maybe_unused cpu;
7058
7059         for_each_populated_zone(zone)
7060                 setup_zone_pageset(zone);
7061
7062 #ifdef CONFIG_NUMA
7063         /*
7064          * Unpopulated zones continue using the boot pagesets.
7065          * The numa stats for these pagesets need to be reset.
7066          * Otherwise, they will end up skewing the stats of
7067          * the nodes these zones are associated with.
7068          */
7069         for_each_possible_cpu(cpu) {
7070                 struct per_cpu_zonestat *pzstats = &per_cpu(boot_zonestats, cpu);
7071                 memset(pzstats->vm_numa_event, 0,
7072                        sizeof(pzstats->vm_numa_event));
7073         }
7074 #endif
7075
7076         for_each_online_pgdat(pgdat)
7077                 pgdat->per_cpu_nodestats =
7078                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7079 }
7080
7081 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
7082 {
7083         /*
7084          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
7085          * relies on the ability of the linker to provide the
7086          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
7087          */
7088         zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
7089         zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
7090         zone->pageset_high = BOOT_PAGESET_HIGH;
7091         zone->pageset_batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
7092
7093         if (populated_zone(zone))
7094                 pr_debug("  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n", zone->name,
7095                          zone->present_pages, zone_batchsize(zone));
7096 }
7097
7098 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
7099                                         unsigned long zone_start_pfn,
7100                                         unsigned long size)
7101 {
7102         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
7103         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
7104
7105         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
7106                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
7107
7108         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7109
7110         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
7111                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
7112                         pgdat->node_id,
7113                         (unsigned long)zone_idx(zone),
7114                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
7115
7116         zone_init_free_lists(zone);
7117         zone->initialized = 1;
7118 }
7119
7120 /**
7121  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
7122  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
7123  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
7124  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
7125  *
7126  * It returns the start and end page frame of a node based on information
7127  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
7128  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
7129  * PFNs will be 0.
7130  */
7131 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
7132                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
7133 {
7134         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
7135         int i;
7136
7137         *start_pfn = -1UL;
7138         *end_pfn = 0;
7139
7140         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
7141                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
7142                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
7143         }
7144
7145         if (*start_pfn == -1UL)
7146                 *start_pfn = 0;
7147 }
7148
7149 /*
7150  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
7151  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
7152  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
7153  */
7154 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
7155 {
7156         int zone_index;
7157         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
7158                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
7159                         continue;
7160
7161                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
7162                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
7163                         break;
7164         }
7165
7166         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
7167         movable_zone = zone_index;
7168 }
7169
7170 /*
7171  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
7172  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
7173  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
7174  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
7175  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
7176  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
7177  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
7178  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
7179  */
7180 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
7181                                         unsigned long zone_type,
7182                                         unsigned long node_start_pfn,
7183                                         unsigned long node_end_pfn,
7184                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7185                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7186 {
7187         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
7188         if (zone_movable_pfn[nid]) {
7189                 /* Size ZONE_MOVABLE */
7190                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
7191                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7192                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
7193                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
7194
7195                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
7196                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
7197                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
7198                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
7199                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7200
7201                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
7202                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
7203                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
7204         }
7205 }
7206
7207 /*
7208  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
7209  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
7210  */
7211 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
7212                                         unsigned long zone_type,
7213                                         unsigned long node_start_pfn,
7214                                         unsigned long node_end_pfn,
7215                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7216                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7217 {
7218         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7219         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7220         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7221         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7222                 return 0;
7223
7224         /* Get the start and end of the zone */
7225         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7226         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7227         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7228                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
7229                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7230
7231         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
7232         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
7233                 return 0;
7234
7235         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
7236         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
7237         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
7238
7239         /* Return the spanned pages */
7240         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
7241 }
7242
7243 /*
7244  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
7245  * then all holes in the requested range will be accounted for.
7246  */
7247 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
7248                                 unsigned long range_start_pfn,
7249                                 unsigned long range_end_pfn)
7250 {
7251         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
7252         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7253         int i;
7254
7255         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7256                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7257                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7258                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
7259         }
7260         return nr_absent;
7261 }
7262
7263 /**
7264  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
7265  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
7266  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
7267  *
7268  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
7269  */
7270 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
7271                                                         unsigned long end_pfn)
7272 {
7273         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
7274 }
7275
7276 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
7277 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
7278                                         unsigned long zone_type,
7279                                         unsigned long node_start_pfn,
7280                                         unsigned long node_end_pfn)
7281 {
7282         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7283         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7284         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7285         unsigned long nr_absent;
7286
7287         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7288         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7289                 return 0;
7290
7291         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7292         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7293
7294         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7295                         node_start_pfn, node_end_pfn,
7296                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
7297         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7298
7299         /*
7300          * ZONE_MOVABLE handling.
7301          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
7302          * and vice versa.
7303          */
7304         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
7305                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7306                 struct memblock_region *r;
7307
7308                 for_each_mem_region(r) {
7309                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
7310                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7311                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
7312                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7313
7314                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
7315                             memblock_is_mirror(r))
7316                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7317
7318                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
7319                             !memblock_is_mirror(r))
7320                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7321                 }
7322         }
7323
7324         return nr_absent;
7325 }
7326
7327 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
7328                                                 unsigned long node_start_pfn,
7329                                                 unsigned long node_end_pfn)
7330 {
7331         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
7332         enum zone_type i;
7333
7334         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7335                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7336                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7337                 unsigned long spanned, absent;
7338                 unsigned long size, real_size;
7339
7340                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7341                                                      node_start_pfn,
7342                                                      node_end_pfn,
7343                                                      &zone_start_pfn,
7344                                                      &zone_end_pfn);
7345                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7346                                                    node_start_pfn,
7347                                                    node_end_pfn);
7348
7349                 size = spanned;
7350                 real_size = size - absent;
7351
7352                 if (size)
7353                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7354                 else
7355                         zone->zone_start_pfn = 0;
7356                 zone->spanned_pages = size;
7357                 zone->present_pages = real_size;
7358 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
7359                 zone->present_early_pages = real_size;
7360 #endif
7361
7362                 totalpages += size;
7363                 realtotalpages += real_size;
7364         }
7365
7366         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
7367         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
7368         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
7369 }
7370
7371 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
7372 /*
7373  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
7374  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
7375  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
7376  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
7377  * bytes.
7378  */
7379 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
7380 {
7381         unsigned long usemapsize;
7382
7383         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
7384         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
7385         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
7386         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
7387         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
7388
7389         return usemapsize / 8;
7390 }
7391
7392 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
7393 {
7394         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
7395                                                zone->spanned_pages);
7396         zone->pageblock_flags = NULL;
7397         if (usemapsize) {
7398                 zone->pageblock_flags =
7399                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
7400                                             zone_to_nid(zone));
7401                 if (!zone->pageblock_flags)
7402                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
7403                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
7404         }
7405 }
7406 #else
7407 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
7408 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
7409
7410 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
7411
7412 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
7413 void __init set_pageblock_order(void)
7414 {
7415         unsigned int order = MAX_ORDER - 1;
7416
7417         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
7418         if (pageblock_order)
7419                 return;
7420
7421         /* Don't let pageblocks exceed the maximum allocation granularity. */
7422         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT && HUGETLB_PAGE_ORDER < order)
7423                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
7424
7425         /*
7426          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
7427          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
7428          * powerpc.
7429          */
7430         pageblock_order = order;
7431 }
7432 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7433
7434 /*
7435  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
7436  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
7437  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
7438  * the kernel config
7439  */
7440 void __init set_pageblock_order(void)
7441 {
7442 }
7443
7444 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7445
7446 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
7447                                                 unsigned long present_pages)
7448 {
7449         unsigned long pages = spanned_pages;
7450
7451         /*
7452          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
7453          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
7454          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
7455          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
7456          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
7457          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
7458          */
7459         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
7460             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
7461                 pages = present_pages;
7462
7463         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
7464 }
7465
7466 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
7467 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
7468 {
7469         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
7470
7471         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
7472         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
7473         ds_queue->split_queue_len = 0;
7474 }
7475 #else
7476 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
7477 #endif
7478
7479 #ifdef CONFIG_COMPACTION
7480 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
7481 {
7482         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
7483 }
7484 #else
7485 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
7486 #endif
7487
7488 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
7489 {
7490         int i;
7491
7492         pgdat_resize_init(pgdat);
7493
7494         pgdat_init_split_queue(pgdat);
7495         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
7496
7497         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
7498         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7499
7500         for (i = 0; i < NR_VMSCAN_THROTTLE; i++)
7501                 init_waitqueue_head(&pgdat->reclaim_wait[i]);
7502
7503         pgdat_page_ext_init(pgdat);
7504         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
7505 }
7506
7507 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
7508                                                         unsigned long remaining_pages)
7509 {
7510         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
7511         zone_set_nid(zone, nid);
7512         zone->name = zone_names[idx];
7513         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
7514         spin_lock_init(&zone->lock);
7515         zone_seqlock_init(zone);
7516         zone_pcp_init(zone);
7517 }
7518
7519 /*
7520  * Set up the zone data structures
7521  * - init pgdat internals
7522  * - init all zones belonging to this node
7523  *
7524  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
7525  */
7526 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7527 void __ref free_area_init_core_hotplug(struct pglist_data *pgdat)
7528 {
7529         int nid = pgdat->node_id;
7530         enum zone_type z;
7531         int cpu;
7532
7533         pgdat_init_internals(pgdat);
7534
7535         if (pgdat->per_cpu_nodestats == &boot_nodestats)
7536                 pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7537
7538         /*
7539          * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
7540          * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
7541          * when it starts in the near future.
7542          */
7543         pgdat->nr_zones = 0;
7544         pgdat->kswapd_order = 0;
7545         pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
7546         pgdat->node_start_pfn = 0;
7547         for_each_online_cpu(cpu) {
7548                 struct per_cpu_nodestat *p;
7549
7550                 p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
7551                 memset(p, 0, sizeof(*p));
7552         }
7553
7554         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
7555                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
7556 }
7557 #endif
7558
7559 /*
7560  * Set up the zone data structures:
7561  *   - mark all pages reserved
7562  *   - mark all memory queues empty
7563  *   - clear the memory bitmaps
7564  *
7565  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
7566  * NOTE: this function is only called during early init.
7567  */
7568 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
7569 {
7570         enum zone_type j;
7571         int nid = pgdat->node_id;
7572
7573         pgdat_init_internals(pgdat);
7574         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
7575
7576         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7577                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7578                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
7579
7580                 size = zone->spanned_pages;
7581                 freesize = zone->present_pages;
7582
7583                 /*
7584                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
7585                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
7586                  * and per-cpu initialisations
7587                  */
7588                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
7589                 if (!is_highmem_idx(j)) {
7590                         if (freesize >= memmap_pages) {
7591                                 freesize -= memmap_pages;
7592                                 if (memmap_pages)
7593                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
7594                                                  zone_names[j], memmap_pages);
7595                         } else
7596                                 pr_warn("  %s zone: %lu memmap pages exceeds freesize %lu\n",
7597                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
7598                 }
7599
7600                 /* Account for reserved pages */
7601                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
7602                         freesize -= dma_reserve;
7603                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
7604                 }
7605
7606                 if (!is_highmem_idx(j))
7607                         nr_kernel_pages += freesize;
7608                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
7609                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
7610                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
7611                 nr_all_pages += freesize;
7612
7613                 /*
7614                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
7615                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
7616                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
7617                  */
7618                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
7619
7620                 if (!size)
7621                         continue;
7622
7623                 set_pageblock_order();
7624                 setup_usemap(zone);
7625                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
7626         }
7627 }
7628
7629 #ifdef CONFIG_FLATMEM
7630 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
7631 {
7632         unsigned long __maybe_unused start = 0;
7633         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
7634
7635         /* Skip empty nodes */
7636         if (!pgdat->node_spanned_pages)
7637                 return;
7638
7639         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
7640         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
7641         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
7642         if (!pgdat->node_mem_map) {
7643                 unsigned long size, end;
7644                 struct page *map;
7645
7646                 /*
7647                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
7648                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
7649                  * for the buddy allocator to function correctly.
7650                  */
7651                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
7652                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7653                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
7654                 map = memmap_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES, MEMBLOCK_LOW_LIMIT,
7655                                    pgdat->node_id, false);
7656                 if (!map)
7657                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
7658                               size, pgdat->node_id);
7659                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
7660         }
7661         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
7662                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
7663                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
7664 #ifndef CONFIG_NUMA
7665         /*
7666          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
7667          */
7668         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
7669                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
7670                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
7671                         mem_map -= offset;
7672         }
7673 #endif
7674 }
7675 #else
7676 static inline void alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
7677 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
7678
7679 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
7680 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
7681 {
7682         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
7683 }
7684 #else
7685 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
7686 #endif
7687
7688 static void __init free_area_init_node(int nid)
7689 {
7690         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7691         unsigned long start_pfn = 0;
7692         unsigned long end_pfn = 0;
7693
7694         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
7695         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7696
7697         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
7698
7699         pgdat->node_id = nid;
7700         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
7701         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
7702
7703         if (start_pfn != end_pfn) {
7704                 pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7705                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7706                         end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
7707         } else {
7708                 pr_info("Initmem setup node %d as memoryless\n", nid);
7709         }
7710
7711         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
7712
7713         alloc_node_mem_map(pgdat);
7714         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
7715
7716         free_area_init_core(pgdat);
7717 }
7718
7719 static void __init free_area_init_memoryless_node(int nid)
7720 {
7721         free_area_init_node(nid);
7722 }
7723
7724 #if MAX_NUMNODES > 1
7725 /*
7726  * Figure out the number of possible node ids.
7727  */
7728 void __init setup_nr_node_ids(void)
7729 {
7730         unsigned int highest;
7731
7732         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
7733         nr_node_ids = highest + 1;
7734 }
7735 #endif
7736
7737 /**
7738  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
7739  *
7740  * This function should be called after node map is populated and sorted.
7741  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
7742  * all the nodes.
7743  *
7744  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
7745  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
7746  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
7747  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
7748  *
7749  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
7750  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
7751  * populated node map.
7752  *
7753  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
7754  * requirement (single node).
7755  */
7756 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
7757 {
7758         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
7759         unsigned long start, end, mask;
7760         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
7761         int i, nid;
7762
7763         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
7764                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
7765                         last_nid = nid;
7766                         last_end = end;
7767                         continue;
7768                 }
7769
7770                 /*
7771                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
7772                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
7773                  * too coarse to separate the current node from the last.
7774                  */
7775                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
7776                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
7777                         mask <<= 1;
7778
7779                 /* accumulate all internode masks */
7780                 accl_mask |= mask;
7781         }
7782
7783         /* convert mask to number of pages */
7784         return ~accl_mask + 1;
7785 }
7786
7787 /**
7788  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
7789  *
7790  * Return: the minimum PFN based on information provided via
7791  * memblock_set_node().
7792  */
7793 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
7794 {
7795         return PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
7796 }
7797
7798 /*
7799  * early_calculate_totalpages()
7800  * Sum pages in active regions for movable zone.
7801  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
7802  */
7803 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
7804 {
7805         unsigned long totalpages = 0;
7806         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7807         int i, nid;
7808
7809         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7810                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
7811
7812                 totalpages += pages;
7813                 if (pages)
7814                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7815         }
7816         return totalpages;
7817 }
7818
7819 /*
7820  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
7821  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
7822  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
7823  * others
7824  */
7825 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
7826 {
7827         int i, nid;
7828         unsigned long usable_startpfn;
7829         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
7830         /* save the state before borrow the nodemask */
7831         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
7832         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
7833         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
7834         struct memblock_region *r;
7835
7836         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
7837         find_usable_zone_for_movable();
7838
7839         /*
7840          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
7841          * options.
7842          */
7843         if (movable_node_is_enabled()) {
7844                 for_each_mem_region(r) {
7845                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
7846                                 continue;
7847
7848                         nid = memblock_get_region_node(r);
7849
7850                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
7851                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7852                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7853                                 usable_startpfn;
7854                 }
7855
7856                 goto out2;
7857         }
7858
7859         /*
7860          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
7861          */
7862         if (mirrored_kernelcore) {
7863                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
7864
7865                 for_each_mem_region(r) {
7866                         if (memblock_is_mirror(r))
7867                                 continue;
7868
7869                         nid = memblock_get_region_node(r);
7870
7871                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
7872
7873                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
7874                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
7875                                 continue;
7876                         }
7877
7878                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7879                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7880                                 usable_startpfn;
7881                 }
7882
7883                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7884                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
7885
7886                 goto out2;
7887         }
7888
7889         /*
7890          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7891          * amount of necessary memory.
7892          */
7893         if (required_kernelcore_percent)
7894                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7895                                        10000UL;
7896         if (required_movablecore_percent)
7897                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7898                                         10000UL;
7899
7900         /*
7901          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7902          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7903          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7904          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7905          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7906          * what movablecore would have allowed.
7907          */
7908         if (required_movablecore) {
7909                 unsigned long corepages;
7910
7911                 /*
7912                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7913                  * was requested by the user
7914                  */
7915                 required_movablecore =
7916                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7917                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7918                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7919
7920                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7921         }
7922
7923         /*
7924          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7925          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7926          */
7927         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7928                 goto out;
7929
7930         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7931         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7932
7933 restart:
7934         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7935         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7936         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7937                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7938
7939                 /*
7940                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7941                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7942                  * amount of memory for the kernel
7943                  */
7944                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7945                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7946
7947                 /*
7948                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7949                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7950                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7951                  */
7952                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7953
7954                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7955                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7956                         unsigned long size_pages;
7957
7958                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7959                         if (start_pfn >= end_pfn)
7960                                 continue;
7961
7962                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7963                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7964                                 unsigned long kernel_pages;
7965                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7966                                                                 - start_pfn;
7967
7968                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7969                                                         kernelcore_remaining);
7970                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7971                                                         required_kernelcore);
7972
7973                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7974                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7975
7976                                         /*
7977                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7978                                          * that if we have to rebalance
7979                                          * kernelcore across nodes, we will
7980                                          * not double account here
7981                                          */
7982                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7983                                         continue;
7984                                 }
7985                                 start_pfn = usable_startpfn;
7986                         }
7987
7988                         /*
7989                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7990                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7991                          * number of pages used as kernelcore
7992                          */
7993                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7994                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7995                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7996                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7997
7998                         /*
7999                          * Some kernelcore has been met, update counts and
8000                          * break if the kernelcore for this node has been
8001                          * satisfied
8002                          */
8003                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
8004                                                                 size_pages);
8005                         kernelcore_remaining -= size_pages;
8006                         if (!kernelcore_remaining)
8007                                 break;
8008                 }
8009         }
8010
8011         /*
8012          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
8013          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
8014          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
8015          * satisfied
8016          */
8017         usable_nodes--;
8018         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
8019                 goto restart;
8020
8021 out2:
8022         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
8023         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++) {
8024                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
8025
8026                 zone_movable_pfn[nid] =
8027                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
8028
8029                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
8030                 if (zone_movable_pfn[nid] >= end_pfn)
8031                         zone_movable_pfn[nid] = 0;
8032         }
8033
8034 out:
8035         /* restore the node_state */
8036         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
8037 }
8038
8039 /* Any regular or high memory on that node ? */
8040 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
8041 {
8042         enum zone_type zone_type;
8043
8044         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
8045                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
8046                 if (populated_zone(zone)) {
8047                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
8048                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
8049                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
8050                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
8051                         break;
8052                 }
8053         }
8054 }
8055
8056 /*
8057  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
8058  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
8059  */
8060 bool __weak arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
8061 {
8062         return false;
8063 }
8064
8065 /**
8066  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
8067  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
8068  *
8069  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
8070  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
8071  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
8072  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
8073  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
8074  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
8075  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
8076  * at arch_max_dma_pfn.
8077  */
8078 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
8079 {
8080         unsigned long start_pfn, end_pfn;
8081         int i, nid, zone;
8082         bool descending;
8083
8084         /* Record where the zone boundaries are */
8085         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
8086                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
8087         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
8088                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
8089
8090         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
8091         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
8092
8093         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8094                 if (descending)
8095                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
8096                 else
8097                         zone = i;
8098
8099                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
8100                         continue;
8101
8102                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
8103                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
8104                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
8105
8106                 start_pfn = end_pfn;
8107         }
8108
8109         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8110         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
8111         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
8112
8113         /* Print out the zone ranges */
8114         pr_info("Zone ranges:\n");
8115         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8116                 if (i == ZONE_MOVABLE)
8117                         continue;
8118                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
8119                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
8120                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
8121                         pr_cont("empty\n");
8122                 else
8123                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
8124                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
8125                                         << PAGE_SHIFT,
8126                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
8127                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
8128         }
8129
8130         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8131         pr_info("Movable zone start for each node\n");
8132         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
8133                 if (zone_movable_pfn[i])
8134                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
8135                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
8136         }
8137
8138         /*
8139          * Print out the early node map, and initialize the
8140          * subsection-map relative to active online memory ranges to
8141          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
8142          */
8143         pr_info("Early memory node ranges\n");
8144         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
8145                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
8146                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
8147                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
8148                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
8149         }
8150
8151         /* Initialise every node */
8152         mminit_verify_pageflags_layout();
8153         setup_nr_node_ids();
8154         for_each_node(nid) {
8155                 pg_data_t *pgdat;
8156
8157                 if (!node_online(nid)) {
8158                         pr_info("Initializing node %d as memoryless\n", nid);
8159
8160                         /* Allocator not initialized yet */
8161                         pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
8162                         if (!pgdat) {
8163                                 pr_err("Cannot allocate %zuB for node %d.\n",
8164                                                 sizeof(*pgdat), nid);
8165                                 continue;
8166                         }
8167                         arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
8168                         free_area_init_memoryless_node(nid);
8169
8170                         /*
8171                          * We do not want to confuse userspace by sysfs
8172                          * files/directories for node without any memory
8173                          * attached to it, so this node is not marked as
8174                          * N_MEMORY and not marked online so that no sysfs
8175                          * hierarchy will be created via register_one_node for
8176                          * it. The pgdat will get fully initialized by
8177                          * hotadd_init_pgdat() when memory is hotplugged into
8178                          * this node.
8179                          */
8180                         continue;
8181                 }
8182
8183                 pgdat = NODE_DATA(nid);
8184                 free_area_init_node(nid);
8185
8186                 /* Any memory on that node */
8187                 if (pgdat->node_present_pages)
8188                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
8189                 check_for_memory(pgdat, nid);
8190         }
8191
8192         memmap_init();
8193 }
8194
8195 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
8196                                      unsigned long *percent)
8197 {
8198         unsigned long long coremem;
8199         char *endptr;
8200
8201         if (!p)
8202                 return -EINVAL;
8203
8204         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
8205         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
8206         if (*endptr == '%') {
8207                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
8208                 WARN_ON(coremem > 100);
8209
8210                 *percent = coremem;
8211         } else {
8212                 coremem = memparse(p, &p);
8213                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
8214                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
8215
8216                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
8217                 *percent = 0UL;
8218         }
8219         return 0;
8220 }
8221
8222 /*
8223  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8224  * cannot be reclaimed or migrated.
8225  */
8226 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
8227 {
8228         /* parse kernelcore=mirror */
8229         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
8230                 mirrored_kernelcore = true;
8231                 return 0;
8232         }
8233
8234         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
8235                                   &required_kernelcore_percent);
8236 }
8237
8238 /*
8239  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8240  * can be reclaimed or migrated.
8241  */
8242 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
8243 {
8244         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
8245                                   &required_movablecore_percent);
8246 }
8247
8248 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
8249 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
8250
8251 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
8252 {
8253         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
8254         totalram_pages_add(count);
8255 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
8256         if (PageHighMem(page))
8257                 totalhigh_pages_add(count);
8258 #endif
8259 }
8260 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
8261
8262 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
8263 {
8264         void *pos;
8265         unsigned long pages = 0;
8266
8267         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
8268         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
8269         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
8270                 struct page *page = virt_to_page(pos);
8271                 void *direct_map_addr;
8272
8273                 /*
8274                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
8275                  * because some architectures' virt_to_page()
8276                  * work with aliases.  Getting the direct map
8277                  * address ensures that we get a _writeable_
8278                  * alias for the memset().
8279                  */
8280                 direct_map_addr = page_address(page);
8281                 /*
8282                  * Perform a kasan-unchecked memset() since this memory
8283                  * has not been initialized.
8284                  */
8285                 direct_map_addr = kasan_reset_tag(direct_map_addr);
8286                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
8287                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
8288
8289                 free_reserved_page(page);
8290         }
8291
8292         if (pages && s)
8293                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n", s, K(pages));
8294
8295         return pages;
8296 }
8297
8298 void __init mem_init_print_info(void)
8299 {
8300         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
8301         unsigned long init_code_size, init_data_size;
8302
8303         physpages = get_num_physpages();
8304         codesize = _etext - _stext;
8305         datasize = _edata - _sdata;
8306         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
8307         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
8308         init_data_size = __init_end - __init_begin;
8309         init_code_size = _einittext - _sinittext;
8310
8311         /*
8312          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
8313          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
8314          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
8315          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
8316          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
8317          */
8318 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
8319         do { \
8320                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
8321                         size -= adj; \
8322         } while (0)
8323
8324         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
8325                      _sinittext, init_code_size);
8326         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
8327         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
8328         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
8329         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
8330
8331 #undef  adj_init_size
8332
8333         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
8334 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8335                 ", %luK highmem"
8336 #endif
8337                 ")\n",
8338                 K(nr_free_pages()), K(physpages),
8339                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
8340                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
8341                 K(physpages - totalram_pages() - totalcma_pages),
8342                 K(totalcma_pages)
8343 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8344                 , K(totalhigh_pages())
8345 #endif
8346                 );
8347 }
8348
8349 /**
8350  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
8351  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
8352  *
8353  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
8354  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
8355  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
8356  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
8357  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
8358  * smaller per-cpu batchsize.
8359  */
8360 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
8361 {
8362         dma_reserve = new_dma_reserve;
8363 }
8364
8365 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
8366 {
8367         struct zone *zone;
8368
8369         lru_add_drain_cpu(cpu);
8370         mlock_page_drain_remote(cpu);
8371         drain_pages(cpu);
8372
8373         /*
8374          * Spill the event counters of the dead processor
8375          * into the current processors event counters.
8376          * This artificially elevates the count of the current
8377          * processor.
8378          */
8379         vm_events_fold_cpu(cpu);
8380
8381         /*
8382          * Zero the differential counters of the dead processor
8383          * so that the vm statistics are consistent.
8384          *
8385          * This is only okay since the processor is dead and cannot
8386          * race with what we are doing.
8387          */
8388         cpu_vm_stats_fold(cpu);
8389
8390         for_each_populated_zone(zone)
8391                 zone_pcp_update(zone, 0);
8392
8393         return 0;
8394 }
8395
8396 static int page_alloc_cpu_online(unsigned int cpu)
8397 {
8398         struct zone *zone;
8399
8400         for_each_populated_zone(zone)
8401                 zone_pcp_update(zone, 1);
8402         return 0;
8403 }
8404
8405 #ifdef CONFIG_NUMA
8406 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
8407
8408 static int __init set_hashdist(char *str)
8409 {
8410         if (!str)
8411                 return 0;
8412         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
8413         return 1;
8414 }
8415 __setup("hashdist=", set_hashdist);
8416 #endif
8417
8418 void __init page_alloc_init(void)
8419 {
8420         int ret;
8421
8422 #ifdef CONFIG_NUMA
8423         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
8424                 hashdist = 0;
8425 #endif
8426
8427         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC,
8428                                         "mm/page_alloc:pcp",
8429                                         page_alloc_cpu_online,
8430                                         page_alloc_cpu_dead);
8431         WARN_ON(ret < 0);
8432 }
8433
8434 /*
8435  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
8436  *      or min_free_kbytes changes.
8437  */
8438 static void calculate_totalreserve_pages(void)
8439 {
8440         struct pglist_data *pgdat;
8441         unsigned long reserve_pages = 0;
8442         enum zone_type i, j;
8443
8444         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8445
8446                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
8447
8448                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8449                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
8450                         long max = 0;
8451                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
8452
8453                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
8454                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8455                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
8456                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
8457                         }
8458
8459                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
8460                         max += high_wmark_pages(zone);
8461
8462                         if (max > managed_pages)
8463                                 max = managed_pages;
8464
8465                         pgdat->totalreserve_pages += max;
8466
8467                         reserve_pages += max;
8468                 }
8469         }
8470         totalreserve_pages = reserve_pages;
8471 }
8472
8473 /*
8474  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
8475  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
8476  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
8477  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
8478  */
8479 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
8480 {
8481         struct pglist_data *pgdat;
8482         enum zone_type i, j;
8483
8484         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8485                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES - 1; i++) {
8486                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[i];
8487                         int ratio = sysctl_lowmem_reserve_ratio[i];
8488                         bool clear = !ratio || !zone_managed_pages(zone);
8489                         unsigned long managed_pages = 0;
8490
8491                         for (j = i + 1; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8492                                 struct zone *upper_zone = &pgdat->node_zones[j];
8493
8494                                 managed_pages += zone_managed_pages(upper_zone);
8495
8496                                 if (clear)
8497                                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
8498                                 else
8499                                         zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages / ratio;
8500                         }
8501                 }
8502         }
8503
8504         /* update totalreserve_pages */
8505         calculate_totalreserve_pages();
8506 }
8507
8508 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
8509 {
8510         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
8511         unsigned long lowmem_pages = 0;
8512         struct zone *zone;
8513         unsigned long flags;
8514
8515         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
8516         for_each_zone(zone) {
8517                 if (!is_highmem(zone))
8518                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
8519         }
8520
8521         for_each_zone(zone) {
8522                 u64 tmp;
8523
8524                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8525                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
8526                 do_div(tmp, lowmem_pages);
8527                 if (is_highmem(zone)) {
8528                         /*
8529                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
8530                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
8531                          * value here.
8532                          *
8533                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
8534                          * deltas control async page reclaim, and so should
8535                          * not be capped for highmem.
8536                          */
8537                         unsigned long min_pages;
8538
8539                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
8540                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
8541                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
8542                 } else {
8543                         /*
8544                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
8545                          * proportionate to the zone's size.
8546                          */
8547                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
8548                 }
8549
8550                 /*
8551                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
8552                  * scale factor in proportion to available memory, but
8553                  * ensure a minimum size on small systems.
8554                  */
8555                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
8556                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
8557                                       watermark_scale_factor, 10000));
8558
8559                 zone->watermark_boost = 0;
8560                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
8561                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = low_wmark_pages(zone) + tmp;
8562                 zone->_watermark[WMARK_PROMO] = high_wmark_pages(zone) + tmp;
8563
8564                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8565         }
8566
8567         /* update totalreserve_pages */
8568         calculate_totalreserve_pages();
8569 }
8570
8571 /**
8572  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
8573  * or when memory is hot-{added|removed}
8574  *
8575  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
8576  * correctly with respect to min_free_kbytes.
8577  */
8578 void setup_per_zone_wmarks(void)
8579 {
8580         struct zone *zone;
8581         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
8582
8583         spin_lock(&lock);
8584         __setup_per_zone_wmarks();
8585         spin_unlock(&lock);
8586
8587         /*
8588          * The watermark size have changed so update the pcpu batch
8589          * and high limits or the limits may be inappropriate.
8590          */
8591         for_each_zone(zone)
8592                 zone_pcp_update(zone, 0);
8593 }
8594
8595 /*
8596  * Initialise min_free_kbytes.
8597  *
8598  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
8599  * we want it large (256MB max).  But it is not linear, because network
8600  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
8601  *
8602  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
8603  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
8604  *
8605  * which yields
8606  *
8607  * 16MB:        512k
8608  * 32MB:        724k
8609  * 64MB:        1024k
8610  * 128MB:       1448k
8611  * 256MB:       2048k
8612  * 512MB:       2896k
8613  * 1024MB:      4096k
8614  * 2048MB:      5792k
8615  * 4096MB:      8192k
8616  * 8192MB:      11584k
8617  * 16384MB:     16384k
8618  */
8619 void calculate_min_free_kbytes(void)
8620 {
8621         unsigned long lowmem_kbytes;
8622         int new_min_free_kbytes;
8623
8624         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
8625         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
8626
8627         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes)
8628                 min_free_kbytes = clamp(new_min_free_kbytes, 128, 262144);
8629         else
8630                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
8631                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
8632
8633 }
8634
8635 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
8636 {
8637         calculate_min_free_kbytes();
8638         setup_per_zone_wmarks();
8639         refresh_zone_stat_thresholds();
8640         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8641
8642 #ifdef CONFIG_NUMA
8643         setup_min_unmapped_ratio();
8644         setup_min_slab_ratio();
8645 #endif
8646
8647         khugepaged_min_free_kbytes_update();
8648
8649         return 0;
8650 }
8651 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
8652
8653 /*
8654  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
8655  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
8656  *      changes.
8657  */
8658 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8659                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8660 {
8661         int rc;
8662
8663         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8664         if (rc)
8665                 return rc;
8666
8667         if (write) {
8668                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
8669                 setup_per_zone_wmarks();
8670         }
8671         return 0;
8672 }
8673
8674 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8675                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8676 {
8677         int rc;
8678
8679         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8680         if (rc)
8681                 return rc;
8682
8683         if (write)
8684                 setup_per_zone_wmarks();
8685
8686         return 0;
8687 }
8688
8689 #ifdef CONFIG_NUMA
8690 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
8691 {
8692         pg_data_t *pgdat;
8693         struct zone *zone;
8694
8695         for_each_online_pgdat(pgdat)
8696                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
8697
8698         for_each_zone(zone)
8699                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8700                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
8701 }
8702
8703
8704 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8705                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8706 {
8707         int rc;
8708
8709         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8710         if (rc)
8711                 return rc;
8712
8713         setup_min_unmapped_ratio();
8714
8715         return 0;
8716 }
8717
8718 static void setup_min_slab_ratio(void)
8719 {
8720         pg_data_t *pgdat;
8721         struct zone *zone;
8722
8723         for_each_online_pgdat(pgdat)
8724                 pgdat->min_slab_pages = 0;
8725
8726         for_each_zone(zone)
8727                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8728                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
8729 }
8730
8731 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8732                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8733 {
8734         int rc;
8735
8736         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8737         if (rc)
8738                 return rc;
8739
8740         setup_min_slab_ratio();
8741
8742         return 0;
8743 }
8744 #endif
8745
8746 /*
8747  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
8748  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
8749  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
8750  *
8751  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
8752  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
8753  * if in function of the boot time zone sizes.
8754  */
8755 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8756                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8757 {
8758         int i;
8759
8760         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8761
8762         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8763                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] < 1)
8764                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] = 0;
8765         }
8766
8767         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8768         return 0;
8769 }
8770
8771 /*
8772  * percpu_pagelist_high_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
8773  * cpu. It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
8774  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
8775  */
8776 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table,
8777                 int write, void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8778 {
8779         struct zone *zone;
8780         int old_percpu_pagelist_high_fraction;
8781         int ret;
8782
8783         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8784         old_percpu_pagelist_high_fraction = percpu_pagelist_high_fraction;
8785
8786         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8787         if (!write || ret < 0)
8788                 goto out;
8789
8790         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
8791         if (percpu_pagelist_high_fraction &&
8792             percpu_pagelist_high_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION) {
8793                 percpu_pagelist_high_fraction = old_percpu_pagelist_high_fraction;
8794                 ret = -EINVAL;
8795                 goto out;
8796         }
8797
8798         /* No change? */
8799         if (percpu_pagelist_high_fraction == old_percpu_pagelist_high_fraction)
8800                 goto out;
8801
8802         for_each_populated_zone(zone)
8803                 zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
8804 out:
8805         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8806         return ret;
8807 }
8808
8809 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
8810 /*
8811  * Returns the number of pages that arch has reserved but
8812  * is not known to alloc_large_system_hash().
8813  */
8814 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
8815 {
8816         return 0;
8817 }
8818 #endif
8819
8820 /*
8821  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
8822  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
8823  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
8824  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
8825  * only doubles, instead of quadrupling as well.
8826  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
8827  * makes sense, it is disabled on such platforms.
8828  */
8829 #if __BITS_PER_LONG > 32
8830 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
8831 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
8832 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
8833 #endif
8834
8835 /*
8836  * allocate a large system hash table from bootmem
8837  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
8838  *   quantity of entries
8839  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
8840  */
8841 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
8842                                      unsigned long bucketsize,
8843                                      unsigned long numentries,
8844                                      int scale,
8845                                      int flags,
8846                                      unsigned int *_hash_shift,
8847                                      unsigned int *_hash_mask,
8848                                      unsigned long low_limit,
8849                                      unsigned long high_limit)
8850 {
8851         unsigned long long max = high_limit;
8852         unsigned long log2qty, size;
8853         void *table = NULL;
8854         gfp_t gfp_flags;
8855         bool virt;
8856         bool huge;
8857
8858         /* allow the kernel cmdline to have a say */
8859         if (!numentries) {
8860                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
8861                 numentries = nr_kernel_pages;
8862                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
8863
8864                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
8865                 if (PAGE_SHIFT < 20)
8866                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
8867
8868 #if __BITS_PER_LONG > 32
8869                 if (!high_limit) {
8870                         unsigned long adapt;
8871
8872                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
8873                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
8874                                 scale++;
8875                 }
8876 #endif
8877
8878                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
8879                 if (scale > PAGE_SHIFT)
8880                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
8881                 else
8882                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
8883
8884                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
8885                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
8886                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
8887                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
8888                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
8889                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
8890                                 BUG_ON(!numentries);
8891                         }
8892                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
8893                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
8894         }
8895         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
8896
8897         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
8898         if (max == 0) {
8899                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
8900                 do_div(max, bucketsize);
8901         }
8902         max = min(max, 0x80000000ULL);
8903
8904         if (numentries < low_limit)
8905                 numentries = low_limit;
8906         if (numentries > max)
8907                 numentries = max;
8908
8909         log2qty = ilog2(numentries);
8910
8911         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
8912         do {
8913                 virt = false;
8914                 size = bucketsize << log2qty;
8915                 if (flags & HASH_EARLY) {
8916                         if (flags & HASH_ZERO)
8917                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
8918                         else
8919                                 table = memblock_alloc_raw(size,
8920                                                            SMP_CACHE_BYTES);
8921                 } else if (get_order(size) >= MAX_ORDER || hashdist) {
8922                         table = __vmalloc(size, gfp_flags);
8923                         virt = true;
8924                         if (table)
8925                                 huge = is_vm_area_hugepages(table);
8926                 } else {
8927                         /*
8928                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
8929                          * some pages at the end of hash table which
8930                          * alloc_pages_exact() automatically does
8931                          */
8932                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
8933                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
8934                 }
8935         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
8936
8937         if (!table)
8938                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
8939
8940         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
8941                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
8942                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
8943
8944         if (_hash_shift)
8945                 *_hash_shift = log2qty;
8946         if (_hash_mask)
8947                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8948
8949         return table;
8950 }
8951
8952 /*
8953  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8954  *
8955  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8956  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8957  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8958  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8959  *
8960  * Returns a page without holding a reference. If the caller wants to
8961  * dereference that page (e.g., dumping), it has to make sure that it
8962  * cannot get removed (e.g., via memory unplug) concurrently.
8963  *
8964  */
8965 struct page *has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page,
8966                                  int migratetype, int flags)
8967 {
8968         unsigned long iter = 0;
8969         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8970         unsigned long offset = pfn % pageblock_nr_pages;
8971
8972         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8973                 /*
8974                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8975                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8976                  * so consider them movable here.
8977                  */
8978                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8979                         return NULL;
8980
8981                 return page;
8982         }
8983
8984         for (; iter < pageblock_nr_pages - offset; iter++) {
8985                 page = pfn_to_page(pfn + iter);
8986
8987                 /*
8988                  * Both, bootmem allocations and memory holes are marked
8989                  * PG_reserved and are unmovable. We can even have unmovable
8990                  * allocations inside ZONE_MOVABLE, for example when
8991                  * specifying "movablecore".
8992                  */
8993                 if (PageReserved(page))
8994                         return page;
8995
8996                 /*
8997                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8998                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8999                  * is movable.
9000                  */
9001                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
9002                         continue;
9003
9004                 /*
9005                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
9006                  * THPs are on the LRU, but need to be counted as #small pages.
9007                  * We need not scan over tail pages because we don't
9008                  * handle each tail page individually in migration.
9009                  */
9010                 if (PageHuge(page) || PageTransCompound(page)) {
9011                         struct page *head = compound_head(page);
9012                         unsigned int skip_pages;
9013
9014                         if (PageHuge(page)) {
9015                                 if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
9016                                         return page;
9017                         } else if (!PageLRU(head) && !__PageMovable(head)) {
9018                                 return page;
9019                         }
9020
9021                         skip_pages = compound_nr(head) - (page - head);
9022                         iter += skip_pages - 1;
9023                         continue;
9024                 }
9025
9026                 /*
9027                  * We can't use page_count without pin a page
9028                  * because another CPU can free compound page.
9029                  * This check already skips compound tails of THP
9030                  * because their page->_refcount is zero at all time.
9031                  */
9032                 if (!page_ref_count(page)) {
9033                         if (PageBuddy(page))
9034                                 iter += (1 << buddy_order(page)) - 1;
9035                         continue;
9036                 }
9037
9038                 /*
9039                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9040                  * page_count() is not 0.
9041                  */
9042                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageHWPoison(page))
9043                         continue;
9044
9045                 /*
9046                  * We treat all PageOffline() pages as movable when offlining
9047                  * to give drivers a chance to decrement their reference count
9048                  * in MEM_GOING_OFFLINE in order to indicate that these pages
9049                  * can be offlined as there are no direct references anymore.
9050                  * For actually unmovable PageOffline() where the driver does
9051                  * not support this, we will fail later when trying to actually
9052                  * move these pages that still have a reference count > 0.
9053                  * (false negatives in this function only)
9054                  */
9055                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageOffline(page))
9056                         continue;
9057
9058                 if (__PageMovable(page) || PageLRU(page))
9059                         continue;
9060
9061                 /*
9062                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
9063                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
9064                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
9065                  */
9066                 return page;
9067         }
9068         return NULL;
9069 }
9070
9071 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
9072 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
9073 {
9074         return ALIGN_DOWN(pfn, MAX_ORDER_NR_PAGES);
9075 }
9076
9077 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
9078 {
9079         return ALIGN(pfn, MAX_ORDER_NR_PAGES);
9080 }
9081
9082 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG) || \
9083         (defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG_CORE) && defined(DYNAMIC_DEBUG_MODULE))
9084 /* Usage: See admin-guide/dynamic-debug-howto.rst */
9085 static void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9086 {
9087         DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, "migrate failure");
9088
9089         if (DYNAMIC_DEBUG_BRANCH(descriptor)) {
9090                 struct page *page;
9091
9092                 dump_stack();
9093                 list_for_each_entry(page, page_list, lru)
9094                         dump_page(page, "migration failure");
9095         }
9096 }
9097 #else
9098 static inline void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9099 {
9100 }
9101 #endif
9102
9103 /* [start, end) must belong to a single zone. */
9104 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
9105                                         unsigned long start, unsigned long end)
9106 {
9107         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
9108         unsigned int nr_reclaimed;
9109         unsigned long pfn = start;
9110         unsigned int tries = 0;
9111         int ret = 0;
9112         struct migration_target_control mtc = {
9113                 .nid = zone_to_nid(cc->zone),
9114                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
9115         };
9116
9117         lru_cache_disable();
9118
9119         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
9120                 if (fatal_signal_pending(current)) {
9121                         ret = -EINTR;
9122                         break;
9123                 }
9124
9125                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
9126                         cc->nr_migratepages = 0;
9127                         ret = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
9128                         if (ret && ret != -EAGAIN)
9129                                 break;
9130                         pfn = cc->migrate_pfn;
9131                         tries = 0;
9132                 } else if (++tries == 5) {
9133                         ret = -EBUSY;
9134                         break;
9135                 }
9136
9137                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
9138                                                         &cc->migratepages);
9139                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
9140
9141                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migration_target,
9142                         NULL, (unsigned long)&mtc, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE, NULL);
9143
9144                 /*
9145                  * On -ENOMEM, migrate_pages() bails out right away. It is pointless
9146                  * to retry again over this error, so do the same here.
9147                  */
9148                 if (ret == -ENOMEM)
9149                         break;
9150         }
9151
9152         lru_cache_enable();
9153         if (ret < 0) {
9154                 if (ret == -EBUSY)
9155                         alloc_contig_dump_pages(&cc->migratepages);
9156                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
9157                 return ret;
9158         }
9159         return 0;
9160 }
9161
9162 /**
9163  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
9164  * @start:      start PFN to allocate
9165  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
9166  * @migratetype:        migratetype of the underlying pageblocks (either
9167  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
9168  *                      in range must have the same migratetype and it must
9169  *                      be either of the two.
9170  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
9171  *
9172  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
9173  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
9174  *
9175  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
9176  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
9177  * be modified by others.
9178  *
9179  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
9180  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
9181  * need to be freed with free_contig_range().
9182  */
9183 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
9184                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
9185 {
9186         unsigned long outer_start, outer_end;
9187         unsigned int order;
9188         int ret = 0;
9189
9190         struct compact_control cc = {
9191                 .nr_migratepages = 0,
9192                 .order = -1,
9193                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
9194                 .mode = MIGRATE_SYNC,
9195                 .ignore_skip_hint = true,
9196                 .no_set_skip_hint = true,
9197                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
9198                 .alloc_contig = true,
9199         };
9200         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
9201
9202         /*
9203          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
9204          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
9205          * have different sizes, and due to the way page allocator
9206          * work, we align the range to biggest of the two pages so
9207          * that page allocator won't try to merge buddies from
9208          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
9209          * other migration type.
9210          *
9211          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
9212          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
9213          * we are interested in).  This will put all the pages in
9214          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
9215          *
9216          * When this is done, we take the pages in range from page
9217          * allocator removing them from the buddy system.  This way
9218          * page allocator will never consider using them.
9219          *
9220          * This lets us mark the pageblocks back as
9221          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
9222          * aligned range but not in the unaligned, original range are
9223          * put back to page allocator so that buddy can use them.
9224          */
9225
9226         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
9227                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
9228         if (ret)
9229                 return ret;
9230
9231         drain_all_pages(cc.zone);
9232
9233         /*
9234          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
9235          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
9236          * which will report the busy page.
9237          *
9238          * It is possible that busy pages could become available before
9239          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
9240          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
9241          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
9242          */
9243         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
9244         if (ret && ret != -EBUSY)
9245                 goto done;
9246         ret = 0;
9247
9248         /*
9249          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
9250          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
9251          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
9252          * What we are going to do is to allocate all pages from
9253          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
9254          *
9255          * The only problem is that pages at the beginning and at the
9256          * end of interesting range may be not aligned with pages that
9257          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
9258          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
9259          * once this is done free the pages we are not interested in.
9260          *
9261          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
9262          * isolated thus they won't get removed from buddy.
9263          */
9264
9265         order = 0;
9266         outer_start = start;
9267         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
9268                 if (++order >= MAX_ORDER) {
9269                         outer_start = start;
9270                         break;
9271                 }
9272                 outer_start &= ~0UL << order;
9273         }
9274
9275         if (outer_start != start) {
9276                 order = buddy_order(pfn_to_page(outer_start));
9277
9278                 /*
9279                  * outer_start page could be small order buddy page and
9280                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
9281                  * in this case to report failed page properly
9282                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
9283                  */
9284                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
9285                         outer_start = start;
9286         }
9287
9288         /* Make sure the range is really isolated. */
9289         if (test_pages_isolated(outer_start, end, 0)) {
9290                 ret = -EBUSY;
9291                 goto done;
9292         }
9293
9294         /* Grab isolated pages from freelists. */
9295         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
9296         if (!outer_end) {
9297                 ret = -EBUSY;
9298                 goto done;
9299         }
9300
9301         /* Free head and tail (if any) */
9302         if (start != outer_start)
9303                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
9304         if (end != outer_end)
9305                 free_contig_range(end, outer_end - end);
9306
9307 done:
9308         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
9309                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
9310         return ret;
9311 }
9312 EXPORT_SYMBOL(alloc_contig_range);
9313
9314 static int __alloc_contig_pages(unsigned long start_pfn,
9315                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
9316 {
9317         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9318
9319         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
9320                                   gfp_mask);
9321 }
9322
9323 static bool pfn_range_valid_contig(struct zone *z, unsigned long start_pfn,
9324                                    unsigned long nr_pages)
9325 {
9326         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9327         struct page *page;
9328
9329         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
9330                 page = pfn_to_online_page(i);
9331                 if (!page)
9332                         return false;
9333
9334                 if (page_zone(page) != z)
9335                         return false;
9336
9337                 if (PageReserved(page))
9338                         return false;
9339         }
9340         return true;
9341 }
9342
9343 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
9344                                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
9345 {
9346         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
9347
9348         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
9349 }
9350
9351 /**
9352  * alloc_contig_pages() -- tries to find and allocate contiguous range of pages
9353  * @nr_pages:   Number of contiguous pages to allocate
9354  * @gfp_mask:   GFP mask to limit search and used during compaction
9355  * @nid:        Target node
9356  * @nodemask:   Mask for other possible nodes
9357  *
9358  * This routine is a wrapper around alloc_contig_range(). It scans over zones
9359  * on an applicable zonelist to find a contiguous pfn range which can then be
9360  * tried for allocation with alloc_contig_range(). This routine is intended
9361  * for allocation requests which can not be fulfilled with the buddy allocator.
9362  *
9363  * The allocated memory is always aligned to a page boundary. If nr_pages is a
9364  * power of two, then allocated range is also guaranteed to be aligned to same
9365  * nr_pages (e.g. 1GB request would be aligned to 1GB).
9366  *
9367  * Allocated pages can be freed with free_contig_range() or by manually calling
9368  * __free_page() on each allocated page.
9369  *
9370  * Return: pointer to contiguous pages on success, or NULL if not successful.
9371  */
9372 struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
9373                                 int nid, nodemask_t *nodemask)
9374 {
9375         unsigned long ret, pfn, flags;
9376         struct zonelist *zonelist;
9377         struct zone *zone;
9378         struct zoneref *z;
9379
9380         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
9381         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
9382                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
9383                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9384
9385                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
9386                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
9387                         if (pfn_range_valid_contig(zone, pfn, nr_pages)) {
9388                                 /*
9389                                  * We release the zone lock here because
9390                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
9391                                  * at some point. If there's an allocation
9392                                  * spinning on this lock, it may win the race
9393                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
9394                                  */
9395                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9396                                 ret = __alloc_contig_pages(pfn, nr_pages,
9397                                                         gfp_mask);
9398                                 if (!ret)
9399                                         return pfn_to_page(pfn);
9400                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9401                         }
9402                         pfn += nr_pages;
9403                 }
9404                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9405         }
9406         return NULL;
9407 }
9408 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
9409
9410 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
9411 {
9412         unsigned long count = 0;
9413
9414         for (; nr_pages--; pfn++) {
9415                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
9416
9417                 count += page_count(page) != 1;
9418                 __free_page(page);
9419         }
9420         WARN(count != 0, "%lu pages are still in use!\n", count);
9421 }
9422 EXPORT_SYMBOL(free_contig_range);
9423
9424 /*
9425  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
9426  * page high values need to be recalculated.
9427  */
9428 void zone_pcp_update(struct zone *zone, int cpu_online)
9429 {
9430         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9431         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, cpu_online);
9432         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9433 }
9434
9435 /*
9436  * Effectively disable pcplists for the zone by setting the high limit to 0
9437  * and draining all cpus. A concurrent page freeing on another CPU that's about
9438  * to put the page on pcplist will either finish before the drain and the page
9439  * will be drained, or observe the new high limit and skip the pcplist.
9440  *
9441  * Must be paired with a call to zone_pcp_enable().
9442  */
9443 void zone_pcp_disable(struct zone *zone)
9444 {
9445         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9446         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0, 1);
9447         __drain_all_pages(zone, true);
9448 }
9449
9450 void zone_pcp_enable(struct zone *zone)
9451 {
9452         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, zone->pageset_high, zone->pageset_batch);
9453         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9454 }
9455
9456 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
9457 {
9458         int cpu;
9459         struct per_cpu_zonestat *pzstats;
9460
9461         if (zone->per_cpu_pageset != &boot_pageset) {
9462                 for_each_online_cpu(cpu) {
9463                         pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
9464                         drain_zonestat(zone, pzstats);
9465                 }
9466                 free_percpu(zone->per_cpu_pageset);
9467                 free_percpu(zone->per_cpu_zonestats);
9468                 zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
9469                 zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
9470         }
9471 }
9472
9473 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
9474 /*
9475  * All pages in the range must be in a single zone, must not contain holes,
9476  * must span full sections, and must be isolated before calling this function.
9477  */
9478 void __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
9479 {
9480         unsigned long pfn = start_pfn;
9481         struct page *page;
9482         struct zone *zone;
9483         unsigned int order;
9484         unsigned long flags;
9485
9486         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
9487         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
9488         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9489         while (pfn < end_pfn) {
9490                 page = pfn_to_page(pfn);
9491                 /*
9492                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9493                  * page_count() is not 0.
9494                  */
9495                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
9496                         pfn++;
9497                         continue;
9498                 }
9499                 /*
9500                  * At this point all remaining PageOffline() pages have a
9501                  * reference count of 0 and can simply be skipped.
9502                  */
9503                 if (PageOffline(page)) {
9504                         BUG_ON(page_count(page));
9505                         BUG_ON(PageBuddy(page));
9506                         pfn++;
9507                         continue;
9508                 }
9509
9510                 BUG_ON(page_count(page));
9511                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
9512                 order = buddy_order(page);
9513                 del_page_from_free_list(page, zone, order);
9514                 pfn += (1 << order);
9515         }
9516         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9517 }
9518 #endif
9519
9520 /*
9521  * This function returns a stable result only if called under zone lock.
9522  */
9523 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
9524 {
9525         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9526         unsigned int order;
9527
9528         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9529                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9530
9531                 if (PageBuddy(page_head) &&
9532                     buddy_order_unsafe(page_head) >= order)
9533                         break;
9534         }
9535
9536         return order < MAX_ORDER;
9537 }
9538 EXPORT_SYMBOL(is_free_buddy_page);
9539
9540 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
9541 /*
9542  * Break down a higher-order page in sub-pages, and keep our target out of
9543  * buddy allocator.
9544  */
9545 static void break_down_buddy_pages(struct zone *zone, struct page *page,
9546                                    struct page *target, int low, int high,
9547                                    int migratetype)
9548 {
9549         unsigned long size = 1 << high;
9550         struct page *current_buddy, *next_page;
9551
9552         while (high > low) {
9553                 high--;
9554                 size >>= 1;
9555
9556                 if (target >= &page[size]) {
9557                         next_page = page + size;
9558                         current_buddy = page;
9559                 } else {
9560                         next_page = page;
9561                         current_buddy = page + size;
9562                 }
9563
9564                 if (set_page_guard(zone, current_buddy, high, migratetype))
9565                         continue;
9566
9567                 if (current_buddy != target) {
9568                         add_to_free_list(current_buddy, zone, high, migratetype);
9569                         set_buddy_order(current_buddy, high);
9570                         page = next_page;
9571                 }
9572         }
9573 }
9574
9575 /*
9576  * Take a page that will be marked as poisoned off the buddy allocator.
9577  */
9578 bool take_page_off_buddy(struct page *page)
9579 {
9580         struct zone *zone = page_zone(page);
9581         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9582         unsigned long flags;
9583         unsigned int order;
9584         bool ret = false;
9585
9586         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9587         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9588                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9589                 int page_order = buddy_order(page_head);
9590
9591                 if (PageBuddy(page_head) && page_order >= order) {
9592                         unsigned long pfn_head = page_to_pfn(page_head);
9593                         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page_head,
9594                                                                    pfn_head);
9595
9596                         del_page_from_free_list(page_head, zone, page_order);
9597                         break_down_buddy_pages(zone, page_head, page, 0,
9598                                                 page_order, migratetype);
9599                         SetPageHWPoisonTakenOff(page);
9600                         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
9601                                 __mod_zone_freepage_state(zone, -1, migratetype);
9602                         ret = true;
9603                         break;
9604                 }
9605                 if (page_count(page_head) > 0)
9606                         break;
9607         }
9608         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9609         return ret;
9610 }
9611
9612 /*
9613  * Cancel takeoff done by take_page_off_buddy().
9614  */
9615 bool put_page_back_buddy(struct page *page)
9616 {
9617         struct zone *zone = page_zone(page);
9618         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9619         unsigned long flags;
9620         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
9621         bool ret = false;
9622
9623         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9624         if (put_page_testzero(page)) {
9625                 ClearPageHWPoisonTakenOff(page);
9626                 __free_one_page(page, pfn, zone, 0, migratetype, FPI_NONE);
9627                 if (TestClearPageHWPoison(page)) {
9628                         num_poisoned_pages_dec();
9629                         ret = true;
9630                 }
9631         }
9632         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9633
9634         return ret;
9635 }
9636 #endif
9637
9638 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
9639 bool has_managed_dma(void)
9640 {
9641         struct pglist_data *pgdat;
9642
9643         for_each_online_pgdat(pgdat) {
9644                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[ZONE_DMA];
9645
9646                 if (managed_zone(zone))
9647                         return true;
9648         }
9649         return false;
9650 }
9651 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA */