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