mm: implement new zone specific memblock iterator
[linux-2.6-microblaze.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/highmem.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/interrupt.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/jiffies.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kasan.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/topology.h>
36 #include <linux/sysctl.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/memory_hotplug.h>
40 #include <linux/nodemask.h>
41 #include <linux/vmalloc.h>
42 #include <linux/vmstat.h>
43 #include <linux/mempolicy.h>
44 #include <linux/memremap.h>
45 #include <linux/stop_machine.h>
46 #include <linux/sort.h>
47 #include <linux/pfn.h>
48 #include <linux/backing-dev.h>
49 #include <linux/fault-inject.h>
50 #include <linux/page-isolation.h>
51 #include <linux/page_ext.h>
52 #include <linux/debugobjects.h>
53 #include <linux/kmemleak.h>
54 #include <linux/compaction.h>
55 #include <trace/events/kmem.h>
56 #include <trace/events/oom.h>
57 #include <linux/prefetch.h>
58 #include <linux/mm_inline.h>
59 #include <linux/migrate.h>
60 #include <linux/hugetlb.h>
61 #include <linux/sched/rt.h>
62 #include <linux/sched/mm.h>
63 #include <linux/page_owner.h>
64 #include <linux/kthread.h>
65 #include <linux/memcontrol.h>
66 #include <linux/ftrace.h>
67 #include <linux/lockdep.h>
68 #include <linux/nmi.h>
69 #include <linux/psi.h>
70
71 #include <asm/sections.h>
72 #include <asm/tlbflush.h>
73 #include <asm/div64.h>
74 #include "internal.h"
75
76 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
77 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
78 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
79
80 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
81 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
82 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
83 #endif
84
85 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
86
87 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
88 /*
89  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
90  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
91  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
92  * defined in <linux/topology.h>.
93  */
94 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
95 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
96 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
97 #endif
98
99 /* work_structs for global per-cpu drains */
100 struct pcpu_drain {
101         struct zone *zone;
102         struct work_struct work;
103 };
104 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
105 DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
106
107 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
108 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
109 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
110 #endif
111
112 /*
113  * Array of node states.
114  */
115 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
116         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
117         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
118 #ifndef CONFIG_NUMA
119         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
120 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
121         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
122 #endif
123         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
124         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
125 #endif  /* NUMA */
126 };
127 EXPORT_SYMBOL(node_states);
128
129 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
130 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
131 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
132 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
133
134 int percpu_pagelist_fraction;
135 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
136
137 /*
138  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
139  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
140  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
141  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
142  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
143  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
144  */
145 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
146 {
147         return page->index;
148 }
149
150 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
151 {
152         page->index = migratetype;
153 }
154
155 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
156 /*
157  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
158  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
159  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
160  * they should always be called with system_transition_mutex held
161  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
162  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
163  * with that modification).
164  */
165
166 static gfp_t saved_gfp_mask;
167
168 void pm_restore_gfp_mask(void)
169 {
170         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
171         if (saved_gfp_mask) {
172                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
173                 saved_gfp_mask = 0;
174         }
175 }
176
177 void pm_restrict_gfp_mask(void)
178 {
179         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
180         WARN_ON(saved_gfp_mask);
181         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
182         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
183 }
184
185 bool pm_suspended_storage(void)
186 {
187         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
188                 return false;
189         return true;
190 }
191 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
192
193 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
194 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
195 #endif
196
197 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
198
199 /*
200  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
201  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
202  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
203  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
204  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
205  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
206  *
207  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
208  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
209  */
210 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
211 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
212         [ZONE_DMA] = 256,
213 #endif
214 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
215         [ZONE_DMA32] = 256,
216 #endif
217         [ZONE_NORMAL] = 32,
218 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
219         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
220 #endif
221         [ZONE_MOVABLE] = 0,
222 };
223
224 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
225
226 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
228          "DMA",
229 #endif
230 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
231          "DMA32",
232 #endif
233          "Normal",
234 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
235          "HighMem",
236 #endif
237          "Movable",
238 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
239          "Device",
240 #endif
241 };
242
243 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
244         "Unmovable",
245         "Movable",
246         "Reclaimable",
247         "HighAtomic",
248 #ifdef CONFIG_CMA
249         "CMA",
250 #endif
251 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
252         "Isolate",
253 #endif
254 };
255
256 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
257         NULL,
258         free_compound_page,
259 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
260         free_huge_page,
261 #endif
262 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
263         free_transhuge_page,
264 #endif
265 };
266
267 int min_free_kbytes = 1024;
268 int user_min_free_kbytes = -1;
269 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
270 /*
271  * DiscontigMem defines memory ranges as separate pg_data_t even if the ranges
272  * are not on separate NUMA nodes. Functionally this works but with
273  * watermark_boost_factor, it can reclaim prematurely as the ranges can be
274  * quite small. By default, do not boost watermarks on discontigmem as in
275  * many cases very high-order allocations like THP are likely to be
276  * unsupported and the premature reclaim offsets the advantage of long-term
277  * fragmentation avoidance.
278  */
279 int watermark_boost_factor __read_mostly;
280 #else
281 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
282 #endif
283 int watermark_scale_factor = 10;
284
285 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
286 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
287 static unsigned long dma_reserve __initdata;
288
289 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
290 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
291 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
292 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
293 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
294 static unsigned long required_movablecore __initdata;
295 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
296 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
297 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
298
299 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
300 int movable_zone;
301 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
302 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
303
304 #if MAX_NUMNODES > 1
305 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
306 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
307 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
308 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
309 #endif
310
311 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
312
313 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
314 /*
315  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
316  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
317  * and we can permanently disable that path.
318  */
319 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
320
321 /*
322  * Calling kasan_free_pages() only after deferred memory initialization
323  * has completed. Poisoning pages during deferred memory init will greatly
324  * lengthen the process and cause problem in large memory systems as the
325  * deferred pages initialization is done with interrupt disabled.
326  *
327  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
328  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
329  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
330  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
331  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
332  * initialization is done, but this is not likely to happen.
333  */
334 static inline void kasan_free_nondeferred_pages(struct page *page, int order)
335 {
336         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages))
337                 kasan_free_pages(page, order);
338 }
339
340 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
341 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
342 {
343         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
344
345         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
346                 return true;
347
348         return false;
349 }
350
351 /*
352  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
353  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
354  */
355 static bool __meminit
356 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
357 {
358         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
359
360         /*
361          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
362          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
363          */
364         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
365                 prev_end_pfn = end_pfn;
366                 nr_initialised = 0;
367         }
368
369         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
370         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
371                 return false;
372
373         /*
374          * We start only with one section of pages, more pages are added as
375          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
376          */
377         nr_initialised++;
378         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
379             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
380                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
381                 return true;
382         }
383         return false;
384 }
385 #else
386 #define kasan_free_nondeferred_pages(p, o)      kasan_free_pages(p, o)
387
388 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
389 {
390         return false;
391 }
392
393 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
394 {
395         return false;
396 }
397 #endif
398
399 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
400 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
401                                                         unsigned long pfn)
402 {
403 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
404         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
405 #else
406         return page_zone(page)->pageblock_flags;
407 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
408 }
409
410 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
411 {
412 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
413         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
414         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
415 #else
416         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
417         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
418 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
419 }
420
421 /**
422  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
423  * @page: The page within the block of interest
424  * @pfn: The target page frame number
425  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
426  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
427  *
428  * Return: pageblock_bits flags
429  */
430 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
431                                         unsigned long pfn,
432                                         unsigned long end_bitidx,
433                                         unsigned long mask)
434 {
435         unsigned long *bitmap;
436         unsigned long bitidx, word_bitidx;
437         unsigned long word;
438
439         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
440         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
441         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
442         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
443
444         word = bitmap[word_bitidx];
445         bitidx += end_bitidx;
446         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
447 }
448
449 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
450                                         unsigned long end_bitidx,
451                                         unsigned long mask)
452 {
453         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
454 }
455
456 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
457 {
458         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
459 }
460
461 /**
462  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
463  * @page: The page within the block of interest
464  * @flags: The flags to set
465  * @pfn: The target page frame number
466  * @end_bitidx: The last bit of interest
467  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
468  */
469 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
470                                         unsigned long pfn,
471                                         unsigned long end_bitidx,
472                                         unsigned long mask)
473 {
474         unsigned long *bitmap;
475         unsigned long bitidx, word_bitidx;
476         unsigned long old_word, word;
477
478         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
479         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
480
481         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
482         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
483         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
484         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
485
486         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
487
488         bitidx += end_bitidx;
489         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
490         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
491
492         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
493         for (;;) {
494                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
495                 if (word == old_word)
496                         break;
497                 word = old_word;
498         }
499 }
500
501 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
502 {
503         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
504                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
505                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
506
507         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
508                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
509 }
510
511 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
512 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         int ret = 0;
515         unsigned seq;
516         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
517         unsigned long sp, start_pfn;
518
519         do {
520                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
521                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
522                 sp = zone->spanned_pages;
523                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
524                         ret = 1;
525         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
526
527         if (ret)
528                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
529                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
530                         start_pfn, start_pfn + sp);
531
532         return ret;
533 }
534
535 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
536 {
537         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
538                 return 0;
539         if (zone != page_zone(page))
540                 return 0;
541
542         return 1;
543 }
544 /*
545  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
546  */
547 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
548 {
549         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
550                 return 1;
551         if (!page_is_consistent(zone, page))
552                 return 1;
553
554         return 0;
555 }
556 #else
557 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
558 {
559         return 0;
560 }
561 #endif
562
563 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
564                 unsigned long bad_flags)
565 {
566         static unsigned long resume;
567         static unsigned long nr_shown;
568         static unsigned long nr_unshown;
569
570         /*
571          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
572          * or allow a steady drip of one report per second.
573          */
574         if (nr_shown == 60) {
575                 if (time_before(jiffies, resume)) {
576                         nr_unshown++;
577                         goto out;
578                 }
579                 if (nr_unshown) {
580                         pr_alert(
581                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
582                                 nr_unshown);
583                         nr_unshown = 0;
584                 }
585                 nr_shown = 0;
586         }
587         if (nr_shown++ == 0)
588                 resume = jiffies + 60 * HZ;
589
590         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
591                 current->comm, page_to_pfn(page));
592         __dump_page(page, reason);
593         bad_flags &= page->flags;
594         if (bad_flags)
595                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
596                                                 bad_flags, &bad_flags);
597         dump_page_owner(page);
598
599         print_modules();
600         dump_stack();
601 out:
602         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
603         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
604         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
605 }
606
607 /*
608  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
609  *
610  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
611  *
612  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
613  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
614  *
615  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
616  * page destructors. See compound_page_dtors.
617  *
618  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
619  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
620  */
621
622 void free_compound_page(struct page *page)
623 {
624         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
625 }
626
627 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
628 {
629         int i;
630         int nr_pages = 1 << order;
631
632         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
633         set_compound_order(page, order);
634         __SetPageHead(page);
635         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
636                 struct page *p = page + i;
637                 set_page_count(p, 0);
638                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
639                 set_compound_head(p, page);
640         }
641         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
642 }
643
644 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
645 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
646 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
647                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
648 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
649 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
650
651 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
652 {
653         if (!buf)
654                 return -EINVAL;
655         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
656 }
657 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
658
659 static bool need_debug_guardpage(void)
660 {
661         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
662         if (!debug_pagealloc_enabled())
663                 return false;
664
665         if (!debug_guardpage_minorder())
666                 return false;
667
668         return true;
669 }
670
671 static void init_debug_guardpage(void)
672 {
673         if (!debug_pagealloc_enabled())
674                 return;
675
676         if (!debug_guardpage_minorder())
677                 return;
678
679         _debug_guardpage_enabled = true;
680 }
681
682 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
683         .need = need_debug_guardpage,
684         .init = init_debug_guardpage,
685 };
686
687 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
688 {
689         unsigned long res;
690
691         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
692                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
693                 return 0;
694         }
695         _debug_guardpage_minorder = res;
696         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
697         return 0;
698 }
699 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
700
701 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
702                                 unsigned int order, int migratetype)
703 {
704         struct page_ext *page_ext;
705
706         if (!debug_guardpage_enabled())
707                 return false;
708
709         if (order >= debug_guardpage_minorder())
710                 return false;
711
712         page_ext = lookup_page_ext(page);
713         if (unlikely(!page_ext))
714                 return false;
715
716         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
717
718         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
719         set_page_private(page, order);
720         /* Guard pages are not available for any usage */
721         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
722
723         return true;
724 }
725
726 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
727                                 unsigned int order, int migratetype)
728 {
729         struct page_ext *page_ext;
730
731         if (!debug_guardpage_enabled())
732                 return;
733
734         page_ext = lookup_page_ext(page);
735         if (unlikely(!page_ext))
736                 return;
737
738         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
739
740         set_page_private(page, 0);
741         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
742                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
743 }
744 #else
745 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
746 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
747                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
748 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
749                                 unsigned int order, int migratetype) {}
750 #endif
751
752 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
753 {
754         set_page_private(page, order);
755         __SetPageBuddy(page);
756 }
757
758 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
759 {
760         __ClearPageBuddy(page);
761         set_page_private(page, 0);
762 }
763
764 /*
765  * This function checks whether a page is free && is the buddy
766  * we can coalesce a page and its buddy if
767  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
768  * (b) the buddy is in the buddy system &&
769  * (c) a page and its buddy have the same order &&
770  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
771  *
772  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
773  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
774  *
775  * For recording page's order, we use page_private(page).
776  */
777 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
778                                                         unsigned int order)
779 {
780         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
781                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
782                         return 0;
783
784                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
785
786                 return 1;
787         }
788
789         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
790                 /*
791                  * zone check is done late to avoid uselessly
792                  * calculating zone/node ids for pages that could
793                  * never merge.
794                  */
795                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
796                         return 0;
797
798                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
799
800                 return 1;
801         }
802         return 0;
803 }
804
805 #ifdef CONFIG_COMPACTION
806 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
807 {
808         struct capture_control *capc = current->capture_control;
809
810         return capc &&
811                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
812                 !capc->page &&
813                 capc->cc->zone == zone &&
814                 capc->cc->direct_compaction ? capc : NULL;
815 }
816
817 static inline bool
818 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
819                    int order, int migratetype)
820 {
821         if (!capc || order != capc->cc->order)
822                 return false;
823
824         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
825         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
826             is_migrate_isolate(migratetype))
827                 return false;
828
829         /*
830          * Do not let lower order allocations polluate a movable pageblock.
831          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
832          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
833          * have trouble finding a high-order free page.
834          */
835         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
836                 return false;
837
838         capc->page = page;
839         return true;
840 }
841
842 #else
843 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
844 {
845         return NULL;
846 }
847
848 static inline bool
849 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
850                    int order, int migratetype)
851 {
852         return false;
853 }
854 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
855
856 /*
857  * Freeing function for a buddy system allocator.
858  *
859  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
860  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
861  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
862  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
863  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
864  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
865  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
866  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
867  * parts of the VM system.
868  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
869  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
870  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
871  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
872  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
873  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
874  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
875  * triggers coalescing into a block of larger size.
876  *
877  * -- nyc
878  */
879
880 static inline void __free_one_page(struct page *page,
881                 unsigned long pfn,
882                 struct zone *zone, unsigned int order,
883                 int migratetype)
884 {
885         unsigned long combined_pfn;
886         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
887         struct page *buddy;
888         unsigned int max_order;
889         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
890
891         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
892
893         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
894         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
895
896         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
897         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
898                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
899
900         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
901         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
902
903 continue_merging:
904         while (order < max_order - 1) {
905                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
906                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
907                                                                 migratetype);
908                         return;
909                 }
910                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
911                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
912
913                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
914                         goto done_merging;
915                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
916                         goto done_merging;
917                 /*
918                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
919                  * merge with it and move up one order.
920                  */
921                 if (page_is_guard(buddy)) {
922                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
923                 } else {
924                         list_del(&buddy->lru);
925                         zone->free_area[order].nr_free--;
926                         rmv_page_order(buddy);
927                 }
928                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
929                 page = page + (combined_pfn - pfn);
930                 pfn = combined_pfn;
931                 order++;
932         }
933         if (max_order < MAX_ORDER) {
934                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
935                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
936                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
937                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
938                  *
939                  * We don't want to hit this code for the more frequent
940                  * low-order merging.
941                  */
942                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
943                         int buddy_mt;
944
945                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
946                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
947                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
948
949                         if (migratetype != buddy_mt
950                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
951                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
952                                 goto done_merging;
953                 }
954                 max_order++;
955                 goto continue_merging;
956         }
957
958 done_merging:
959         set_page_order(page, order);
960
961         /*
962          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
963          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
964          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
965          * that is happening, add the free page to the tail of the list
966          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
967          * as a higher order page
968          */
969         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
970                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
971                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
972                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
973                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
974                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
975                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
976                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
977                         list_add_tail(&page->lru,
978                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
979                         goto out;
980                 }
981         }
982
983         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
984 out:
985         zone->free_area[order].nr_free++;
986 }
987
988 /*
989  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
990  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
991  * check if necessary.
992  */
993 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
994                                         unsigned long check_flags)
995 {
996         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
997                 return false;
998
999         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1000                         page_ref_count(page) |
1001 #ifdef CONFIG_MEMCG
1002                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
1003 #endif
1004                         (page->flags & check_flags)))
1005                 return false;
1006
1007         return true;
1008 }
1009
1010 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
1011 {
1012         const char *bad_reason;
1013         unsigned long bad_flags;
1014
1015         bad_reason = NULL;
1016         bad_flags = 0;
1017
1018         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1019                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1020         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1021                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1022         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1023                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1024         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
1025                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1026                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
1027         }
1028 #ifdef CONFIG_MEMCG
1029         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1030                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1031 #endif
1032         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1033 }
1034
1035 static inline int free_pages_check(struct page *page)
1036 {
1037         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1038                 return 0;
1039
1040         /* Something has gone sideways, find it */
1041         free_pages_check_bad(page);
1042         return 1;
1043 }
1044
1045 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1046 {
1047         int ret = 1;
1048
1049         /*
1050          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1051          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1052          */
1053         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1054
1055         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1056                 ret = 0;
1057                 goto out;
1058         }
1059         switch (page - head_page) {
1060         case 1:
1061                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1062                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1063                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
1064                         goto out;
1065                 }
1066                 break;
1067         case 2:
1068                 /*
1069                  * the second tail page: ->mapping is
1070                  * deferred_list.next -- ignore value.
1071                  */
1072                 break;
1073         default:
1074                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1075                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
1076                         goto out;
1077                 }
1078                 break;
1079         }
1080         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1081                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1082                 goto out;
1083         }
1084         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1085                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1086                 goto out;
1087         }
1088         ret = 0;
1089 out:
1090         page->mapping = NULL;
1091         clear_compound_head(page);
1092         return ret;
1093 }
1094
1095 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1096                                         unsigned int order, bool check_free)
1097 {
1098         int bad = 0;
1099
1100         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1101
1102         trace_mm_page_free(page, order);
1103
1104         /*
1105          * Check tail pages before head page information is cleared to
1106          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1107          */
1108         if (unlikely(order)) {
1109                 bool compound = PageCompound(page);
1110                 int i;
1111
1112                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1113
1114                 if (compound)
1115                         ClearPageDoubleMap(page);
1116                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1117                         if (compound)
1118                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1119                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1120                                 bad++;
1121                                 continue;
1122                         }
1123                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1124                 }
1125         }
1126         if (PageMappingFlags(page))
1127                 page->mapping = NULL;
1128         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1129                 __memcg_kmem_uncharge(page, order);
1130         if (check_free)
1131                 bad += free_pages_check(page);
1132         if (bad)
1133                 return false;
1134
1135         page_cpupid_reset_last(page);
1136         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1137         reset_page_owner(page, order);
1138
1139         if (!PageHighMem(page)) {
1140                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1141                                            PAGE_SIZE << order);
1142                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1143                                            PAGE_SIZE << order);
1144         }
1145         arch_free_page(page, order);
1146         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1147         if (debug_pagealloc_enabled())
1148                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1149
1150         kasan_free_nondeferred_pages(page, order);
1151
1152         return true;
1153 }
1154
1155 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1156 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1157 {
1158         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1159 }
1160
1161 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1162 {
1163         return false;
1164 }
1165 #else
1166 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1167 {
1168         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1169 }
1170
1171 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1172 {
1173         return free_pages_check(page);
1174 }
1175 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1176
1177 static inline void prefetch_buddy(struct page *page)
1178 {
1179         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1180         unsigned long buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, 0);
1181         struct page *buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1182
1183         prefetch(buddy);
1184 }
1185
1186 /*
1187  * Frees a number of pages from the PCP lists
1188  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1189  * count is the number of pages to free.
1190  *
1191  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1192  * see if this freeing clears that state.
1193  *
1194  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1195  * pinned" detection logic.
1196  */
1197 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1198                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1199 {
1200         int migratetype = 0;
1201         int batch_free = 0;
1202         int prefetch_nr = 0;
1203         bool isolated_pageblocks;
1204         struct page *page, *tmp;
1205         LIST_HEAD(head);
1206
1207         while (count) {
1208                 struct list_head *list;
1209
1210                 /*
1211                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1212                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1213                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1214                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1215                  * lists
1216                  */
1217                 do {
1218                         batch_free++;
1219                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1220                                 migratetype = 0;
1221                         list = &pcp->lists[migratetype];
1222                 } while (list_empty(list));
1223
1224                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1225                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1226                         batch_free = count;
1227
1228                 do {
1229                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1230                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1231                         list_del(&page->lru);
1232                         pcp->count--;
1233
1234                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1235                                 continue;
1236
1237                         list_add_tail(&page->lru, &head);
1238
1239                         /*
1240                          * We are going to put the page back to the global
1241                          * pool, prefetch its buddy to speed up later access
1242                          * under zone->lock. It is believed the overhead of
1243                          * an additional test and calculating buddy_pfn here
1244                          * can be offset by reduced memory latency later. To
1245                          * avoid excessive prefetching due to large count, only
1246                          * prefetch buddy for the first pcp->batch nr of pages.
1247                          */
1248                         if (prefetch_nr++ < pcp->batch)
1249                                 prefetch_buddy(page);
1250                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1251         }
1252
1253         spin_lock(&zone->lock);
1254         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1255
1256         /*
1257          * Use safe version since after __free_one_page(),
1258          * page->lru.next will not point to original list.
1259          */
1260         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &head, lru) {
1261                 int mt = get_pcppage_migratetype(page);
1262                 /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1263                 VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1264                 /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1265                 if (unlikely(isolated_pageblocks))
1266                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1267
1268                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1269                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1270         }
1271         spin_unlock(&zone->lock);
1272 }
1273
1274 static void free_one_page(struct zone *zone,
1275                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1276                                 unsigned int order,
1277                                 int migratetype)
1278 {
1279         spin_lock(&zone->lock);
1280         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1281                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1282                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1283         }
1284         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1285         spin_unlock(&zone->lock);
1286 }
1287
1288 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1289                                 unsigned long zone, int nid)
1290 {
1291         mm_zero_struct_page(page);
1292         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1293         init_page_count(page);
1294         page_mapcount_reset(page);
1295         page_cpupid_reset_last(page);
1296         page_kasan_tag_reset(page);
1297
1298         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1299 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1300         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1301         if (!is_highmem_idx(zone))
1302                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1303 #endif
1304 }
1305
1306 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1307 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1308 {
1309         pg_data_t *pgdat;
1310         int nid, zid;
1311
1312         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1313                 return;
1314
1315         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1316         pgdat = NODE_DATA(nid);
1317
1318         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1319                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1320
1321                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1322                         break;
1323         }
1324         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1325 }
1326 #else
1327 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1328 {
1329 }
1330 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1331
1332 /*
1333  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1334  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1335  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1336  * sent to the buddy page allocator.
1337  */
1338 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1339 {
1340         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1341         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1342
1343         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1344                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1345                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1346
1347                         init_reserved_page(start_pfn);
1348
1349                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1350                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1351
1352                         /*
1353                          * no need for atomic set_bit because the struct
1354                          * page is not visible yet so nobody should
1355                          * access it yet.
1356                          */
1357                         __SetPageReserved(page);
1358                 }
1359         }
1360 }
1361
1362 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1363 {
1364         unsigned long flags;
1365         int migratetype;
1366         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1367
1368         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1369                 return;
1370
1371         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1372         local_irq_save(flags);
1373         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1374         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1375         local_irq_restore(flags);
1376 }
1377
1378 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1379 {
1380         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1381         struct page *p = page;
1382         unsigned int loop;
1383
1384         prefetchw(p);
1385         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1386                 prefetchw(p + 1);
1387                 __ClearPageReserved(p);
1388                 set_page_count(p, 0);
1389         }
1390         __ClearPageReserved(p);
1391         set_page_count(p, 0);
1392
1393         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1394         set_page_refcounted(page);
1395         __free_pages(page, order);
1396 }
1397
1398 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1399         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1400
1401 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1402
1403 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1404 {
1405         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1406         int nid;
1407
1408         spin_lock(&early_pfn_lock);
1409         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1410         if (nid < 0)
1411                 nid = first_online_node;
1412         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1413
1414         return nid;
1415 }
1416 #endif
1417
1418 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1419 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1420 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1421 {
1422         int nid;
1423
1424         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1425         if (nid >= 0 && nid != node)
1426                 return false;
1427         return true;
1428 }
1429
1430 #else
1431 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1432 {
1433         return true;
1434 }
1435 #endif
1436
1437
1438 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1439                                                         unsigned int order)
1440 {
1441         if (early_page_uninitialised(pfn))
1442                 return;
1443         __free_pages_core(page, order);
1444 }
1445
1446 /*
1447  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1448  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1449  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1450  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1451  * pageblocks.
1452  *
1453  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1454  *
1455  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1456  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1457  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1458  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1459  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1460  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1461  * page in a pageblock.
1462  */
1463 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1464                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1465 {
1466         struct page *start_page;
1467         struct page *end_page;
1468
1469         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1470         end_pfn--;
1471
1472         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1473                 return NULL;
1474
1475         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1476         if (!start_page)
1477                 return NULL;
1478
1479         if (page_zone(start_page) != zone)
1480                 return NULL;
1481
1482         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1483
1484         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1485         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1486                 return NULL;
1487
1488         return start_page;
1489 }
1490
1491 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1492 {
1493         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1494         unsigned long block_end_pfn;
1495
1496         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1497         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1498                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1499                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1500
1501                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1502
1503                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1504                                              block_end_pfn, zone))
1505                         return;
1506         }
1507
1508         /* We confirm that there is no hole */
1509         zone->contiguous = true;
1510 }
1511
1512 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1513 {
1514         zone->contiguous = false;
1515 }
1516
1517 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1518 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1519                                        unsigned long nr_pages)
1520 {
1521         struct page *page;
1522         unsigned long i;
1523
1524         if (!nr_pages)
1525                 return;
1526
1527         page = pfn_to_page(pfn);
1528
1529         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1530         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1531             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1532                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1533                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1534                 return;
1535         }
1536
1537         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1538                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1539                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1540                 __free_pages_core(page, 0);
1541         }
1542 }
1543
1544 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1545 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1546 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1547
1548 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1549 {
1550         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1551                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1552 }
1553
1554 /*
1555  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1556  *
1557  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1558  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1559  * function is optimized out.
1560  *
1561  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1562  * of the head pfn.
1563  */
1564 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1565 {
1566         if (!pfn_valid_within(pfn))
1567                 return false;
1568         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1569                 return false;
1570         return true;
1571 }
1572
1573 /*
1574  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1575  * pageblock_nr_pages sizes.
1576  */
1577 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1578                                        unsigned long end_pfn)
1579 {
1580         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1581         unsigned long nr_free = 0;
1582
1583         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1584                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1585                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1586                         nr_free = 0;
1587                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1588                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1589                         nr_free = 1;
1590                         touch_nmi_watchdog();
1591                 } else {
1592                         nr_free++;
1593                 }
1594         }
1595         /* Free the last block of pages to allocator */
1596         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1597 }
1598
1599 /*
1600  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1601  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1602  * Return number of pages initialized.
1603  */
1604 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1605                                                  unsigned long pfn,
1606                                                  unsigned long end_pfn)
1607 {
1608         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1609         int nid = zone_to_nid(zone);
1610         unsigned long nr_pages = 0;
1611         int zid = zone_idx(zone);
1612         struct page *page = NULL;
1613
1614         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1615                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1616                         page = NULL;
1617                         continue;
1618                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1619                         page = pfn_to_page(pfn);
1620                         touch_nmi_watchdog();
1621                 } else {
1622                         page++;
1623                 }
1624                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1625                 nr_pages++;
1626         }
1627         return (nr_pages);
1628 }
1629
1630 /* Initialise remaining memory on a node */
1631 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1632 {
1633         pg_data_t *pgdat = data;
1634         unsigned long start = jiffies;
1635         unsigned long nr_pages = 0;
1636         unsigned long spfn, epfn, first_init_pfn, flags;
1637         int zid;
1638         struct zone *zone;
1639         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1640         u64 i;
1641
1642         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1643         if (!cpumask_empty(cpumask))
1644                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1645
1646         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1647         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1648         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1649                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1650                 pgdat_init_report_one_done();
1651                 return 0;
1652         }
1653
1654         /* Sanity check boundaries */
1655         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1656         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1657         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1658
1659         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1660         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1661                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1662                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1663                         break;
1664         }
1665         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1666
1667         /*
1668          * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1669          * struct page, than free to buddy allocator, because while we are
1670          * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1671          * page in __free_one_page()).
1672          */
1673         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(i, zone, &spfn, &epfn) {
1674                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, spfn);
1675                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, spfn, epfn);
1676         }
1677         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(i, zone, &spfn, &epfn) {
1678                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, spfn);
1679                 deferred_free_pages(spfn, epfn);
1680         }
1681         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1682
1683         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1684         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1685
1686         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n",
1687                 pgdat->node_id, nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1688
1689         pgdat_init_report_one_done();
1690         return 0;
1691 }
1692
1693 /*
1694  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
1695  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
1696  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
1697  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
1698  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
1699  *
1700  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
1701  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
1702  * enough pages to satisfy the allocation.
1703  *
1704  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
1705  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
1706  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
1707  */
1708 static noinline bool __init
1709 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1710 {
1711         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
1712         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
1713         unsigned long nr_pages = 0;
1714         unsigned long first_init_pfn, spfn, epfn, t, flags;
1715         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1716         u64 i;
1717
1718         /* Only the last zone may have deferred pages */
1719         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
1720                 return false;
1721
1722         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1723
1724         /*
1725          * If deferred pages have been initialized while we were waiting for
1726          * the lock, return true, as the zone was grown.  The caller will retry
1727          * this zone.  We won't return to this function since the caller also
1728          * has this static branch.
1729          */
1730         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
1731                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1732                 return true;
1733         }
1734
1735         /*
1736          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
1737          * true, as there might be enough pages already.
1738          */
1739         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
1740                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1741                 return true;
1742         }
1743
1744         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_deferred_pfn);
1745
1746         if (first_init_pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat)) {
1747                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1748                 return false;
1749         }
1750
1751         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(i, zone, &spfn, &epfn) {
1752                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, spfn);
1753
1754                 while (spfn < epfn && nr_pages < nr_pages_needed) {
1755                         t = ALIGN(spfn + PAGES_PER_SECTION, PAGES_PER_SECTION);
1756                         first_deferred_pfn = min(t, epfn);
1757                         nr_pages += deferred_init_pages(zone, spfn,
1758                                                         first_deferred_pfn);
1759                         spfn = first_deferred_pfn;
1760                 }
1761
1762                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
1763                         break;
1764         }
1765
1766         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(i, zone, &spfn, &epfn) {
1767                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, spfn);
1768                 epfn = min_t(unsigned long, first_deferred_pfn, epfn);
1769                 deferred_free_pages(spfn, epfn);
1770
1771                 if (first_deferred_pfn == epfn)
1772                         break;
1773         }
1774         pgdat->first_deferred_pfn = first_deferred_pfn;
1775         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1776
1777         return nr_pages > 0;
1778 }
1779
1780 /*
1781  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
1782  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
1783  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
1784  * and to ensure that the function body gets unloaded.
1785  */
1786 static bool __ref
1787 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1788 {
1789         return deferred_grow_zone(zone, order);
1790 }
1791
1792 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1793
1794 void __init page_alloc_init_late(void)
1795 {
1796         struct zone *zone;
1797
1798 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1799         int nid;
1800
1801         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1802         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1803         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1804                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1805         }
1806
1807         /* Block until all are initialised */
1808         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1809
1810         /*
1811          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
1812          * on-demand struct page initialization.
1813          */
1814         static_branch_disable(&deferred_pages);
1815
1816         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1817         files_maxfiles_init();
1818 #endif
1819 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1820         /* Discard memblock private memory */
1821         memblock_discard();
1822 #endif
1823
1824         for_each_populated_zone(zone)
1825                 set_zone_contiguous(zone);
1826 }
1827
1828 #ifdef CONFIG_CMA
1829 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1830 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1831 {
1832         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1833         struct page *p = page;
1834
1835         do {
1836                 __ClearPageReserved(p);
1837                 set_page_count(p, 0);
1838         } while (++p, --i);
1839
1840         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1841
1842         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1843                 i = pageblock_nr_pages;
1844                 p = page;
1845                 do {
1846                         set_page_refcounted(p);
1847                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1848                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1849                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1850         } else {
1851                 set_page_refcounted(page);
1852                 __free_pages(page, pageblock_order);
1853         }
1854
1855         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1856 }
1857 #endif
1858
1859 /*
1860  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1861  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1862  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1863  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1864  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1865  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1866  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1867  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1868  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1869  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1870  *
1871  * -- nyc
1872  */
1873 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1874         int low, int high, struct free_area *area,
1875         int migratetype)
1876 {
1877         unsigned long size = 1 << high;
1878
1879         while (high > low) {
1880                 area--;
1881                 high--;
1882                 size >>= 1;
1883                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1884
1885                 /*
1886                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1887                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1888                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1889                  * pages will stay not present in virtual address space
1890                  */
1891                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1892                         continue;
1893
1894                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1895                 area->nr_free++;
1896                 set_page_order(&page[size], high);
1897         }
1898 }
1899
1900 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1901 {
1902         const char *bad_reason = NULL;
1903         unsigned long bad_flags = 0;
1904
1905         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1906                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1907         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1908                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1909         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1910                 bad_reason = "nonzero _count";
1911         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1912                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1913                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1914                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1915                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1916                 return;
1917         }
1918         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1919                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1920                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1921         }
1922 #ifdef CONFIG_MEMCG
1923         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1924                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1925 #endif
1926         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1927 }
1928
1929 /*
1930  * This page is about to be returned from the page allocator
1931  */
1932 static inline int check_new_page(struct page *page)
1933 {
1934         if (likely(page_expected_state(page,
1935                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1936                 return 0;
1937
1938         check_new_page_bad(page);
1939         return 1;
1940 }
1941
1942 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1943 {
1944         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1945                 page_poisoning_enabled();
1946 }
1947
1948 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1949 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1950 {
1951         return false;
1952 }
1953
1954 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1955 {
1956         return check_new_page(page);
1957 }
1958 #else
1959 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1960 {
1961         return check_new_page(page);
1962 }
1963 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1964 {
1965         return false;
1966 }
1967 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1968
1969 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1970 {
1971         int i;
1972         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1973                 struct page *p = page + i;
1974
1975                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1976                         return true;
1977         }
1978
1979         return false;
1980 }
1981
1982 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1983                                 gfp_t gfp_flags)
1984 {
1985         set_page_private(page, 0);
1986         set_page_refcounted(page);
1987
1988         arch_alloc_page(page, order);
1989         if (debug_pagealloc_enabled())
1990                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1991         kasan_alloc_pages(page, order);
1992         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1993         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1994 }
1995
1996 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1997                                                         unsigned int alloc_flags)
1998 {
1999         int i;
2000
2001         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2002
2003         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
2004                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
2005                         clear_highpage(page + i);
2006
2007         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2008                 prep_compound_page(page, order);
2009
2010         /*
2011          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2012          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2013          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2014          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2015          */
2016         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2017                 set_page_pfmemalloc(page);
2018         else
2019                 clear_page_pfmemalloc(page);
2020 }
2021
2022 /*
2023  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2024  * the smallest available page from the freelists
2025  */
2026 static __always_inline
2027 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2028                                                 int migratetype)
2029 {
2030         unsigned int current_order;
2031         struct free_area *area;
2032         struct page *page;
2033
2034         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2035         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2036                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2037                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
2038                                                         struct page, lru);
2039                 if (!page)
2040                         continue;
2041                 list_del(&page->lru);
2042                 rmv_page_order(page);
2043                 area->nr_free--;
2044                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
2045                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2046                 return page;
2047         }
2048
2049         return NULL;
2050 }
2051
2052
2053 /*
2054  * This array describes the order lists are fallen back to when
2055  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2056  */
2057 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
2058         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2059         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2060         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2061 #ifdef CONFIG_CMA
2062         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2063 #endif
2064 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2065         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2066 #endif
2067 };
2068
2069 #ifdef CONFIG_CMA
2070 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2071                                         unsigned int order)
2072 {
2073         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2074 }
2075 #else
2076 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2077                                         unsigned int order) { return NULL; }
2078 #endif
2079
2080 /*
2081  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
2082  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2083  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2084  */
2085 static int move_freepages(struct zone *zone,
2086                           struct page *start_page, struct page *end_page,
2087                           int migratetype, int *num_movable)
2088 {
2089         struct page *page;
2090         unsigned int order;
2091         int pages_moved = 0;
2092
2093 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
2094         /*
2095          * page_zone is not safe to call in this context when
2096          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
2097          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
2098          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
2099          * grouping pages by mobility
2100          */
2101         VM_BUG_ON(pfn_valid(page_to_pfn(start_page)) &&
2102                   pfn_valid(page_to_pfn(end_page)) &&
2103                   page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
2104 #endif
2105         for (page = start_page; page <= end_page;) {
2106                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
2107                         page++;
2108                         continue;
2109                 }
2110
2111                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2112                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2113
2114                 if (!PageBuddy(page)) {
2115                         /*
2116                          * We assume that pages that could be isolated for
2117                          * migration are movable. But we don't actually try
2118                          * isolating, as that would be expensive.
2119                          */
2120                         if (num_movable &&
2121                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2122                                 (*num_movable)++;
2123
2124                         page++;
2125                         continue;
2126                 }
2127
2128                 order = page_order(page);
2129                 list_move(&page->lru,
2130                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
2131                 page += 1 << order;
2132                 pages_moved += 1 << order;
2133         }
2134
2135         return pages_moved;
2136 }
2137
2138 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2139                                 int migratetype, int *num_movable)
2140 {
2141         unsigned long start_pfn, end_pfn;
2142         struct page *start_page, *end_page;
2143
2144         if (num_movable)
2145                 *num_movable = 0;
2146
2147         start_pfn = page_to_pfn(page);
2148         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
2149         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
2150         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
2151         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2152
2153         /* Do not cross zone boundaries */
2154         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2155                 start_page = page;
2156         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2157                 return 0;
2158
2159         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
2160                                                                 num_movable);
2161 }
2162
2163 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2164                                         int start_order, int migratetype)
2165 {
2166         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2167
2168         while (nr_pageblocks--) {
2169                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2170                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2171         }
2172 }
2173
2174 /*
2175  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2176  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2177  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2178  *
2179  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2180  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2181  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2182  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2183  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2184  * pageblocks.
2185  */
2186 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2187 {
2188         /*
2189          * Leaving this order check is intended, although there is
2190          * relaxed order check in next check. The reason is that
2191          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2192          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2193          * so could be changed anytime.
2194          */
2195         if (order >= pageblock_order)
2196                 return true;
2197
2198         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2199                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2200                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2201                 page_group_by_mobility_disabled)
2202                 return true;
2203
2204         return false;
2205 }
2206
2207 static inline void boost_watermark(struct zone *zone)
2208 {
2209         unsigned long max_boost;
2210
2211         if (!watermark_boost_factor)
2212                 return;
2213
2214         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2215                         watermark_boost_factor, 10000);
2216
2217         /*
2218          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2219          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2220          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2221          * allocations that early means that reclaim is not going
2222          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2223          * boosted watermark resulting in a hang.
2224          */
2225         if (!max_boost)
2226                 return;
2227
2228         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2229
2230         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2231                 max_boost);
2232 }
2233
2234 /*
2235  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2236  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2237  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2238  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2239  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2240  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2241  */
2242 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2243                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2244 {
2245         unsigned int current_order = page_order(page);
2246         struct free_area *area;
2247         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2248         int old_block_type;
2249
2250         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2251
2252         /*
2253          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2254          * highatomic accounting.
2255          */
2256         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2257                 goto single_page;
2258
2259         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2260         if (current_order >= pageblock_order) {
2261                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2262                 goto single_page;
2263         }
2264
2265         /*
2266          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2267          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2268          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2269          */
2270         boost_watermark(zone);
2271         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
2272                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2273
2274         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2275         if (!whole_block)
2276                 goto single_page;
2277
2278         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2279                                                 &movable_pages);
2280         /*
2281          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2282          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2283          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2284          */
2285         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2286                 alike_pages = movable_pages;
2287         } else {
2288                 /*
2289                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2290                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2291                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2292                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2293                  * exact migratetype of non-movable pages.
2294                  */
2295                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2296                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2297                                                 - (free_pages + movable_pages);
2298                 else
2299                         alike_pages = 0;
2300         }
2301
2302         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2303         if (!free_pages)
2304                 goto single_page;
2305
2306         /*
2307          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2308          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2309          */
2310         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2311                         page_group_by_mobility_disabled)
2312                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2313
2314         return;
2315
2316 single_page:
2317         area = &zone->free_area[current_order];
2318         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2319 }
2320
2321 /*
2322  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2323  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2324  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2325  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2326  */
2327 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2328                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2329 {
2330         int i;
2331         int fallback_mt;
2332
2333         if (area->nr_free == 0)
2334                 return -1;
2335
2336         *can_steal = false;
2337         for (i = 0;; i++) {
2338                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2339                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2340                         break;
2341
2342                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2343                         continue;
2344
2345                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2346                         *can_steal = true;
2347
2348                 if (!only_stealable)
2349                         return fallback_mt;
2350
2351                 if (*can_steal)
2352                         return fallback_mt;
2353         }
2354
2355         return -1;
2356 }
2357
2358 /*
2359  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2360  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2361  */
2362 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2363                                 unsigned int alloc_order)
2364 {
2365         int mt;
2366         unsigned long max_managed, flags;
2367
2368         /*
2369          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2370          * Check is race-prone but harmless.
2371          */
2372         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2373         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2374                 return;
2375
2376         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2377
2378         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2379         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2380                 goto out_unlock;
2381
2382         /* Yoink! */
2383         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2384         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2385             && !is_migrate_cma(mt)) {
2386                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2387                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2388                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2389         }
2390
2391 out_unlock:
2392         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2393 }
2394
2395 /*
2396  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2397  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2398  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2399  * to recover from than an OOM.
2400  *
2401  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2402  * pageblock is exhausted.
2403  */
2404 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2405                                                 bool force)
2406 {
2407         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2408         unsigned long flags;
2409         struct zoneref *z;
2410         struct zone *zone;
2411         struct page *page;
2412         int order;
2413         bool ret;
2414
2415         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2416                                                                 ac->nodemask) {
2417                 /*
2418                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2419                  * is really high.
2420                  */
2421                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2422                                         pageblock_nr_pages)
2423                         continue;
2424
2425                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2426                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2427                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2428
2429                         page = list_first_entry_or_null(
2430                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2431                                         struct page, lru);
2432                         if (!page)
2433                                 continue;
2434
2435                         /*
2436                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2437                          * we can counter several free pages in a pageblock
2438                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2439                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2440                          * adjust the count once.
2441                          */
2442                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2443                                 /*
2444                                  * It should never happen but changes to
2445                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2446                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2447                                  * while unreserving so be safe and watch for
2448                                  * underflows.
2449                                  */
2450                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2451                                                 pageblock_nr_pages,
2452                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2453                         }
2454
2455                         /*
2456                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2457                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2458                          * is doing the work and needs the pages. More
2459                          * importantly, if the block was always converted to
2460                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2461                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2462                          * may increase.
2463                          */
2464                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2465                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2466                                                                         NULL);
2467                         if (ret) {
2468                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2469                                 return ret;
2470                         }
2471                 }
2472                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2473         }
2474
2475         return false;
2476 }
2477
2478 /*
2479  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2480  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2481  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2482  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2483  *
2484  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2485  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2486  * condition simpler.
2487  */
2488 static __always_inline bool
2489 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2490                                                 unsigned int alloc_flags)
2491 {
2492         struct free_area *area;
2493         int current_order;
2494         int min_order = order;
2495         struct page *page;
2496         int fallback_mt;
2497         bool can_steal;
2498
2499         /*
2500          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2501          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2502          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2503          */
2504         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2505                 min_order = pageblock_order;
2506
2507         /*
2508          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2509          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2510          * would be too costly to do exactly.
2511          */
2512         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2513                                 --current_order) {
2514                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2515                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2516                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2517                 if (fallback_mt == -1)
2518                         continue;
2519
2520                 /*
2521                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2522                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2523                  * steal and split the smallest available page instead of the
2524                  * largest available page, because even if the next movable
2525                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2526                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2527                  */
2528                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2529                                         && current_order > order)
2530                         goto find_smallest;
2531
2532                 goto do_steal;
2533         }
2534
2535         return false;
2536
2537 find_smallest:
2538         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2539                                                         current_order++) {
2540                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2541                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2542                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2543                 if (fallback_mt != -1)
2544                         break;
2545         }
2546
2547         /*
2548          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2549          * when looking for the largest page.
2550          */
2551         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2552
2553 do_steal:
2554         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2555                                                         struct page, lru);
2556
2557         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2558                                                                 can_steal);
2559
2560         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2561                 start_migratetype, fallback_mt);
2562
2563         return true;
2564
2565 }
2566
2567 /*
2568  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2569  * Call me with the zone->lock already held.
2570  */
2571 static __always_inline struct page *
2572 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2573                                                 unsigned int alloc_flags)
2574 {
2575         struct page *page;
2576
2577 retry:
2578         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2579         if (unlikely(!page)) {
2580                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2581                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2582
2583                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
2584                                                                 alloc_flags))
2585                         goto retry;
2586         }
2587
2588         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2589         return page;
2590 }
2591
2592 /*
2593  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2594  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2595  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2596  */
2597 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2598                         unsigned long count, struct list_head *list,
2599                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
2600 {
2601         int i, alloced = 0;
2602
2603         spin_lock(&zone->lock);
2604         for (i = 0; i < count; ++i) {
2605                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
2606                                                                 alloc_flags);
2607                 if (unlikely(page == NULL))
2608                         break;
2609
2610                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2611                         continue;
2612
2613                 /*
2614                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2615                  * physical page order. The page is added to the tail of
2616                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2617                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2618                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2619                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2620                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2621                  * pages are ordered properly.
2622                  */
2623                 list_add_tail(&page->lru, list);
2624                 alloced++;
2625                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2626                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2627                                               -(1 << order));
2628         }
2629
2630         /*
2631          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2632          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2633          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2634          * pages added to the pcp list.
2635          */
2636         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2637         spin_unlock(&zone->lock);
2638         return alloced;
2639 }
2640
2641 #ifdef CONFIG_NUMA
2642 /*
2643  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2644  * currently executing processor on remote nodes after they have
2645  * expired.
2646  *
2647  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2648  * a single processor.
2649  */
2650 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2651 {
2652         unsigned long flags;
2653         int to_drain, batch;
2654
2655         local_irq_save(flags);
2656         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2657         to_drain = min(pcp->count, batch);
2658         if (to_drain > 0)
2659                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2660         local_irq_restore(flags);
2661 }
2662 #endif
2663
2664 /*
2665  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2666  *
2667  * The processor must either be the current processor and the
2668  * thread pinned to the current processor or a processor that
2669  * is not online.
2670  */
2671 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2672 {
2673         unsigned long flags;
2674         struct per_cpu_pageset *pset;
2675         struct per_cpu_pages *pcp;
2676
2677         local_irq_save(flags);
2678         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2679
2680         pcp = &pset->pcp;
2681         if (pcp->count)
2682                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2683         local_irq_restore(flags);
2684 }
2685
2686 /*
2687  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2688  *
2689  * The processor must either be the current processor and the
2690  * thread pinned to the current processor or a processor that
2691  * is not online.
2692  */
2693 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2694 {
2695         struct zone *zone;
2696
2697         for_each_populated_zone(zone) {
2698                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2699         }
2700 }
2701
2702 /*
2703  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2704  *
2705  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2706  * the single zone's pages.
2707  */
2708 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2709 {
2710         int cpu = smp_processor_id();
2711
2712         if (zone)
2713                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2714         else
2715                 drain_pages(cpu);
2716 }
2717
2718 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2719 {
2720         struct pcpu_drain *drain;
2721
2722         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
2723
2724         /*
2725          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2726          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2727          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2728          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2729          * a different one.
2730          */
2731         preempt_disable();
2732         drain_local_pages(drain->zone);
2733         preempt_enable();
2734 }
2735
2736 /*
2737  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2738  *
2739  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2740  *
2741  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2742  */
2743 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2744 {
2745         int cpu;
2746
2747         /*
2748          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2749          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2750          */
2751         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2752
2753         /*
2754          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2755          * initialized.
2756          */
2757         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2758                 return;
2759
2760         /*
2761          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2762          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2763          * the drain to be complete when the call returns.
2764          */
2765         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2766                 if (!zone)
2767                         return;
2768                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2769         }
2770
2771         /*
2772          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2773          * as offline notification will cause the notified
2774          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2775          * disables preemption as part of its processing
2776          */
2777         for_each_online_cpu(cpu) {
2778                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2779                 struct zone *z;
2780                 bool has_pcps = false;
2781
2782                 if (zone) {
2783                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2784                         if (pcp->pcp.count)
2785                                 has_pcps = true;
2786                 } else {
2787                         for_each_populated_zone(z) {
2788                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2789                                 if (pcp->pcp.count) {
2790                                         has_pcps = true;
2791                                         break;
2792                                 }
2793                         }
2794                 }
2795
2796                 if (has_pcps)
2797                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2798                 else
2799                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2800         }
2801
2802         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2803                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2804
2805                 drain->zone = zone;
2806                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
2807                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
2808         }
2809         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2810                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
2811
2812         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2813 }
2814
2815 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2816
2817 /*
2818  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2819  */
2820 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2821
2822 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2823 {
2824         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2825         unsigned long flags;
2826         unsigned int order, t;
2827         struct page *page;
2828
2829         if (zone_is_empty(zone))
2830                 return;
2831
2832         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2833
2834         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2835         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2836                 if (pfn_valid(pfn)) {
2837                         page = pfn_to_page(pfn);
2838
2839                         if (!--page_count) {
2840                                 touch_nmi_watchdog();
2841                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2842                         }
2843
2844                         if (page_zone(page) != zone)
2845                                 continue;
2846
2847                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2848                                 swsusp_unset_page_free(page);
2849                 }
2850
2851         for_each_migratetype_order(order, t) {
2852                 list_for_each_entry(page,
2853                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2854                         unsigned long i;
2855
2856                         pfn = page_to_pfn(page);
2857                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2858                                 if (!--page_count) {
2859                                         touch_nmi_watchdog();
2860                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2861                                 }
2862                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2863                         }
2864                 }
2865         }
2866         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2867 }
2868 #endif /* CONFIG_PM */
2869
2870 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2871 {
2872         int migratetype;
2873
2874         if (!free_pcp_prepare(page))
2875                 return false;
2876
2877         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2878         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2879         return true;
2880 }
2881
2882 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2883 {
2884         struct zone *zone = page_zone(page);
2885         struct per_cpu_pages *pcp;
2886         int migratetype;
2887
2888         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2889         __count_vm_event(PGFREE);
2890
2891         /*
2892          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2893          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2894          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2895          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2896          * excessively into the page allocator
2897          */
2898         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2899                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2900                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2901                         return;
2902                 }
2903                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2904         }
2905
2906         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2907         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2908         pcp->count++;
2909         if (pcp->count >= pcp->high) {
2910                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2911                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2912         }
2913 }
2914
2915 /*
2916  * Free a 0-order page
2917  */
2918 void free_unref_page(struct page *page)
2919 {
2920         unsigned long flags;
2921         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2922
2923         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2924                 return;
2925
2926         local_irq_save(flags);
2927         free_unref_page_commit(page, pfn);
2928         local_irq_restore(flags);
2929 }
2930
2931 /*
2932  * Free a list of 0-order pages
2933  */
2934 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2935 {
2936         struct page *page, *next;
2937         unsigned long flags, pfn;
2938         int batch_count = 0;
2939
2940         /* Prepare pages for freeing */
2941         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2942                 pfn = page_to_pfn(page);
2943                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2944                         list_del(&page->lru);
2945                 set_page_private(page, pfn);
2946         }
2947
2948         local_irq_save(flags);
2949         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2950                 unsigned long pfn = page_private(page);
2951
2952                 set_page_private(page, 0);
2953                 trace_mm_page_free_batched(page);
2954                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2955
2956                 /*
2957                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
2958                  * a large list of pages to free.
2959                  */
2960                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
2961                         local_irq_restore(flags);
2962                         batch_count = 0;
2963                         local_irq_save(flags);
2964                 }
2965         }
2966         local_irq_restore(flags);
2967 }
2968
2969 /*
2970  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2971  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2972  * Each sub-page must be freed individually.
2973  *
2974  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2975  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2976  */
2977 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2978 {
2979         int i;
2980
2981         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2982         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2983
2984         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2985                 set_page_refcounted(page + i);
2986         split_page_owner(page, order);
2987 }
2988 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2989
2990 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2991 {
2992         unsigned long watermark;
2993         struct zone *zone;
2994         int mt;
2995
2996         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2997
2998         zone = page_zone(page);
2999         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3000
3001         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3002                 /*
3003                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3004                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3005                  * watermark, because we already know our high-order page
3006                  * exists.
3007                  */
3008                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3009                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3010                         return 0;
3011
3012                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3013         }
3014
3015         /* Remove page from free list */
3016         list_del(&page->lru);
3017         zone->free_area[order].nr_free--;
3018         rmv_page_order(page);
3019
3020         /*
3021          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3022          * pageblock
3023          */
3024         if (order >= pageblock_order - 1) {
3025                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3026                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3027                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3028                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
3029                             && !is_migrate_highatomic(mt))
3030                                 set_pageblock_migratetype(page,
3031                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3032                 }
3033         }
3034
3035
3036         return 1UL << order;
3037 }
3038
3039 /*
3040  * Update NUMA hit/miss statistics
3041  *
3042  * Must be called with interrupts disabled.
3043  */
3044 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
3045 {
3046 #ifdef CONFIG_NUMA
3047         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3048
3049         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3050         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3051                 return;
3052
3053         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3054                 local_stat = NUMA_OTHER;
3055
3056         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3057                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
3058         else {
3059                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
3060                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
3061         }
3062         __inc_numa_state(z, local_stat);
3063 #endif
3064 }
3065
3066 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3067 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
3068                         unsigned int alloc_flags,
3069                         struct per_cpu_pages *pcp,
3070                         struct list_head *list)
3071 {
3072         struct page *page;
3073
3074         do {
3075                 if (list_empty(list)) {
3076                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
3077                                         pcp->batch, list,
3078                                         migratetype, alloc_flags);
3079                         if (unlikely(list_empty(list)))
3080                                 return NULL;
3081                 }
3082
3083                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3084                 list_del(&page->lru);
3085                 pcp->count--;
3086         } while (check_new_pcp(page));
3087
3088         return page;
3089 }
3090
3091 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3092 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3093                         struct zone *zone, unsigned int order,
3094                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3095                         unsigned int alloc_flags)
3096 {
3097         struct per_cpu_pages *pcp;
3098         struct list_head *list;
3099         struct page *page;
3100         unsigned long flags;
3101
3102         local_irq_save(flags);
3103         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
3104         list = &pcp->lists[migratetype];
3105         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3106         if (page) {
3107                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3108                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
3109         }
3110         local_irq_restore(flags);
3111         return page;
3112 }
3113
3114 /*
3115  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3116  */
3117 static inline
3118 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3119                         struct zone *zone, unsigned int order,
3120                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3121                         int migratetype)
3122 {
3123         unsigned long flags;
3124         struct page *page;
3125
3126         if (likely(order == 0)) {
3127                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3128                                 gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3129                 goto out;
3130         }
3131
3132         /*
3133          * We most definitely don't want callers attempting to
3134          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3135          */
3136         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3137         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3138
3139         do {
3140                 page = NULL;
3141                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3142                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3143                         if (page)
3144                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3145                 }
3146                 if (!page)
3147                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3148         } while (page && check_new_pages(page, order));
3149         spin_unlock(&zone->lock);
3150         if (!page)
3151                 goto failed;
3152         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3153                                   get_pcppage_migratetype(page));
3154
3155         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3156         zone_statistics(preferred_zone, zone);
3157         local_irq_restore(flags);
3158
3159 out:
3160         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3161         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3162                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3163                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3164         }
3165
3166         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3167         return page;
3168
3169 failed:
3170         local_irq_restore(flags);
3171         return NULL;
3172 }
3173
3174 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3175
3176 static struct {
3177         struct fault_attr attr;
3178
3179         bool ignore_gfp_highmem;
3180         bool ignore_gfp_reclaim;
3181         u32 min_order;
3182 } fail_page_alloc = {
3183         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3184         .ignore_gfp_reclaim = true,
3185         .ignore_gfp_highmem = true,
3186         .min_order = 1,
3187 };
3188
3189 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3190 {
3191         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3192 }
3193 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3194
3195 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3196 {
3197         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3198                 return false;
3199         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3200                 return false;
3201         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3202                 return false;
3203         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3204                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3205                 return false;
3206
3207         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3208 }
3209
3210 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3211
3212 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3213 {
3214         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3215         struct dentry *dir;
3216
3217         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3218                                         &fail_page_alloc.attr);
3219
3220         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3221                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3222         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3223                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3224         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3225
3226         return 0;
3227 }
3228
3229 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3230
3231 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3232
3233 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3234
3235 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3236 {
3237         return false;
3238 }
3239
3240 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3241
3242 static noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3243 {
3244         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3245 }
3246 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3247
3248 /*
3249  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3250  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3251  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3252  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3253  */
3254 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3255                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3256                          long free_pages)
3257 {
3258         long min = mark;
3259         int o;
3260         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3261
3262         /* free_pages may go negative - that's OK */
3263         free_pages -= (1 << order) - 1;
3264
3265         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3266                 min -= min / 2;
3267
3268         /*
3269          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3270          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3271          * atomic reserve but it avoids a search.
3272          */
3273         if (likely(!alloc_harder)) {
3274                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3275         } else {
3276                 /*
3277                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3278                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3279                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3280                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3281                  */
3282                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3283                         min -= min / 2;
3284                 else
3285                         min -= min / 4;
3286         }
3287
3288
3289 #ifdef CONFIG_CMA
3290         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3291         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3292                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3293 #endif
3294
3295         /*
3296          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3297          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3298          * even if a suitable page happened to be free.
3299          */
3300         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3301                 return false;
3302
3303         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3304         if (!order)
3305                 return true;
3306
3307         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3308         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3309                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3310                 int mt;
3311
3312                 if (!area->nr_free)
3313                         continue;
3314
3315                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3316                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3317                                 return true;
3318                 }
3319
3320 #ifdef CONFIG_CMA
3321                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3322                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3323                         return true;
3324                 }
3325 #endif
3326                 if (alloc_harder &&
3327                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3328                         return true;
3329         }
3330         return false;
3331 }
3332
3333 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3334                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3335 {
3336         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3337                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3338 }
3339
3340 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3341                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3342 {
3343         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3344         long cma_pages = 0;
3345
3346 #ifdef CONFIG_CMA
3347         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3348         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3349                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3350 #endif
3351
3352         /*
3353          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3354          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3355          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3356          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3357          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3358          */
3359         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3360                 return true;
3361
3362         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3363                                         free_pages);
3364 }
3365
3366 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3367                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3368 {
3369         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3370
3371         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3372                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3373
3374         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3375                                                                 free_pages);
3376 }
3377
3378 #ifdef CONFIG_NUMA
3379 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3380 {
3381         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3382                                 RECLAIM_DISTANCE;
3383 }
3384 #else   /* CONFIG_NUMA */
3385 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3386 {
3387         return true;
3388 }
3389 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3390
3391 /*
3392  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3393  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3394  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3395  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3396  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3397  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
3398  */
3399 static inline unsigned int
3400 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
3401 {
3402         unsigned int alloc_flags = 0;
3403
3404         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3405                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
3406
3407 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
3408         if (!zone)
3409                 return alloc_flags;
3410
3411         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
3412                 return alloc_flags;
3413
3414         /*
3415          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
3416          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
3417          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
3418          */
3419         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
3420         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
3421                 return alloc_flags;
3422
3423         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
3424 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
3425         return alloc_flags;
3426 }
3427
3428 /*
3429  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3430  * a page.
3431  */
3432 static struct page *
3433 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3434                                                 const struct alloc_context *ac)
3435 {
3436         struct zoneref *z;
3437         struct zone *zone;
3438         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3439         bool no_fallback;
3440
3441 retry:
3442         /*
3443          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3444          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3445          */
3446         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
3447         z = ac->preferred_zoneref;
3448         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3449                                                                 ac->nodemask) {
3450                 struct page *page;
3451                 unsigned long mark;
3452
3453                 if (cpusets_enabled() &&
3454                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3455                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3456                                 continue;
3457                 /*
3458                  * When allocating a page cache page for writing, we
3459                  * want to get it from a node that is within its dirty
3460                  * limit, such that no single node holds more than its
3461                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3462                  * The dirty limits take into account the node's
3463                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3464                  * should be able to balance it without having to
3465                  * write pages from its LRU list.
3466                  *
3467                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3468                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3469                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3470                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3471                  * nodes are together not big enough to reach the
3472                  * global limit.  The proper fix for these situations
3473                  * will require awareness of nodes in the
3474                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3475                  */
3476                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3477                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3478                                 continue;
3479
3480                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3481                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3482                                 continue;
3483                         }
3484                 }
3485
3486                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
3487                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
3488                         int local_nid;
3489
3490                         /*
3491                          * If moving to a remote node, retry but allow
3492                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
3493                          * than fragmentation avoidance.
3494                          */
3495                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
3496                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
3497                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3498                                 goto retry;
3499                         }
3500                 }
3501
3502                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
3503                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3504                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3505                         int ret;
3506
3507 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3508                         /*
3509                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
3510                          * grow this zone if it contains deferred pages.
3511                          */
3512                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3513                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3514                                         goto try_this_zone;
3515                         }
3516 #endif
3517                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3518                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3519                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3520                                 goto try_this_zone;
3521
3522                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3523                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3524                                 continue;
3525
3526                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3527                         switch (ret) {
3528                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3529                                 /* did not scan */
3530                                 continue;
3531                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3532                                 /* scanned but unreclaimable */
3533                                 continue;
3534                         default:
3535                                 /* did we reclaim enough */
3536                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3537                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3538                                         goto try_this_zone;
3539
3540                                 continue;
3541                         }
3542                 }
3543
3544 try_this_zone:
3545                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3546                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3547                 if (page) {
3548                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3549
3550                         /*
3551                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3552                          * if the pageblock should be reserved for the future
3553                          */
3554                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3555                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3556
3557                         return page;
3558                 } else {
3559 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3560                         /* Try again if zone has deferred pages */
3561                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3562                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3563                                         goto try_this_zone;
3564                         }
3565 #endif
3566                 }
3567         }
3568
3569         /*
3570          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
3571          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
3572          */
3573         if (no_fallback) {
3574                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3575                 goto retry;
3576         }
3577
3578         return NULL;
3579 }
3580
3581 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3582 {
3583         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3584         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3585
3586         if (!__ratelimit(&show_mem_rs))
3587                 return;
3588
3589         /*
3590          * This documents exceptions given to allocations in certain
3591          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3592          * of allowed nodes.
3593          */
3594         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3595                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3596                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3597                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3598         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3599                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3600
3601         show_mem(filter, nodemask);
3602 }
3603
3604 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3605 {
3606         struct va_format vaf;
3607         va_list args;
3608         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3609                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3610
3611         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3612                 return;
3613
3614         va_start(args, fmt);
3615         vaf.fmt = fmt;
3616         vaf.va = &args;
3617         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
3618                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3619                         nodemask_pr_args(nodemask));
3620         va_end(args);
3621
3622         cpuset_print_current_mems_allowed();
3623         pr_cont("\n");
3624         dump_stack();
3625         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3626 }
3627
3628 static inline struct page *
3629 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3630                               unsigned int alloc_flags,
3631                               const struct alloc_context *ac)
3632 {
3633         struct page *page;
3634
3635         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3636                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3637         /*
3638          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3639          * are depleted
3640          */
3641         if (!page)
3642                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3643                                 alloc_flags, ac);
3644
3645         return page;
3646 }
3647
3648 static inline struct page *
3649 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3650         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3651 {
3652         struct oom_control oc = {
3653                 .zonelist = ac->zonelist,
3654                 .nodemask = ac->nodemask,
3655                 .memcg = NULL,
3656                 .gfp_mask = gfp_mask,
3657                 .order = order,
3658         };
3659         struct page *page;
3660
3661         *did_some_progress = 0;
3662
3663         /*
3664          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3665          * making progress for us.
3666          */
3667         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3668                 *did_some_progress = 1;
3669                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3670                 return NULL;
3671         }
3672
3673         /*
3674          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3675          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3676          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3677          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3678          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3679          */
3680         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3681                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3682                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3683         if (page)
3684                 goto out;
3685
3686         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3687         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3688                 goto out;
3689         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3690         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3691                 goto out;
3692         /*
3693          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3694          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3695          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3696          * fallback than shooting a random task.
3697          */
3698         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3699                 goto out;
3700         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3701         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3702                 goto out;
3703         if (pm_suspended_storage())
3704                 goto out;
3705         /*
3706          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3707          * other request to make a forward progress.
3708          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3709          * do much for this context but let's try it to at least get
3710          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3711          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3712          * failures more gracefully we should just bail out here.
3713          */
3714
3715         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3716         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3717                 goto out;
3718
3719         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3720         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3721                 *did_some_progress = 1;
3722
3723                 /*
3724                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3725                  * reserves
3726                  */
3727                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3728                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3729                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3730         }
3731 out:
3732         mutex_unlock(&oom_lock);
3733         return page;
3734 }
3735
3736 /*
3737  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3738  * killer is consider as the only way to move forward.
3739  */
3740 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3741
3742 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3743 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3744 static struct page *
3745 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3746                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3747                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3748 {
3749         struct page *page = NULL;
3750         unsigned long pflags;
3751         unsigned int noreclaim_flag;
3752
3753         if (!order)
3754                 return NULL;
3755
3756         psi_memstall_enter(&pflags);
3757         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3758
3759         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3760                                                                 prio, &page);
3761
3762         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3763         psi_memstall_leave(&pflags);
3764
3765         /*
3766          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3767          * count a compaction stall
3768          */
3769         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3770
3771         /* Prep a captured page if available */
3772         if (page)
3773                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3774
3775         /* Try get a page from the freelist if available */
3776         if (!page)
3777                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3778
3779         if (page) {
3780                 struct zone *zone = page_zone(page);
3781
3782                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3783                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3784                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3785                 return page;
3786         }
3787
3788         /*
3789          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3790          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3791          */
3792         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3793
3794         cond_resched();
3795
3796         return NULL;
3797 }
3798
3799 static inline bool
3800 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3801                      enum compact_result compact_result,
3802                      enum compact_priority *compact_priority,
3803                      int *compaction_retries)
3804 {
3805         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3806         int min_priority;
3807         bool ret = false;
3808         int retries = *compaction_retries;
3809         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3810
3811         if (!order)
3812                 return false;
3813
3814         if (compaction_made_progress(compact_result))
3815                 (*compaction_retries)++;
3816
3817         /*
3818          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3819          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3820          * failure could be caused by insufficient priority
3821          */
3822         if (compaction_failed(compact_result))
3823                 goto check_priority;
3824
3825         /*
3826          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3827          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3828          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3829          * compaction.
3830          */
3831         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3832                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3833                 goto out;
3834         }
3835
3836         /*
3837          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3838          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3839          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3840          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3841          * would need much more detailed feedback from compaction to
3842          * make a better decision.
3843          */
3844         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3845                 max_retries /= 4;
3846         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3847                 ret = true;
3848                 goto out;
3849         }
3850
3851         /*
3852          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3853          * all retries or failed at the lower priorities.
3854          */
3855 check_priority:
3856         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3857                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3858
3859         if (*compact_priority > min_priority) {
3860                 (*compact_priority)--;
3861                 *compaction_retries = 0;
3862                 ret = true;
3863         }
3864 out:
3865         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3866         return ret;
3867 }
3868 #else
3869 static inline struct page *
3870 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3871                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3872                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3873 {
3874         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3875         return NULL;
3876 }
3877
3878 static inline bool
3879 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3880                      enum compact_result compact_result,
3881                      enum compact_priority *compact_priority,
3882                      int *compaction_retries)
3883 {
3884         struct zone *zone;
3885         struct zoneref *z;
3886
3887         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3888                 return false;
3889
3890         /*
3891          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3892          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3893          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3894          * watermarks are OK.
3895          */
3896         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3897                                         ac->nodemask) {
3898                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3899                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3900                         return true;
3901         }
3902         return false;
3903 }
3904 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3905
3906 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3907 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3908         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3909
3910 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3911 {
3912         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3913
3914         /* no reclaim without waiting on it */
3915         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3916                 return false;
3917
3918         /* this guy won't enter reclaim */
3919         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3920                 return false;
3921
3922         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3923         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3924                 return false;
3925
3926         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3927                 return false;
3928
3929         return true;
3930 }
3931
3932 void __fs_reclaim_acquire(void)
3933 {
3934         lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3935 }
3936
3937 void __fs_reclaim_release(void)
3938 {
3939         lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3940 }
3941
3942 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3943 {
3944         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3945                 __fs_reclaim_acquire();
3946 }
3947 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3948
3949 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3950 {
3951         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3952                 __fs_reclaim_release();
3953 }
3954 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3955 #endif
3956
3957 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3958 static int
3959 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3960                                         const struct alloc_context *ac)
3961 {
3962         struct reclaim_state reclaim_state;
3963         int progress;
3964         unsigned int noreclaim_flag;
3965         unsigned long pflags;
3966
3967         cond_resched();
3968
3969         /* We now go into synchronous reclaim */
3970         cpuset_memory_pressure_bump();
3971         psi_memstall_enter(&pflags);
3972         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3973         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3974         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3975         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3976
3977         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3978                                                                 ac->nodemask);
3979
3980         current->reclaim_state = NULL;
3981         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3982         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3983         psi_memstall_leave(&pflags);
3984
3985         cond_resched();
3986
3987         return progress;
3988 }
3989
3990 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3991 static inline struct page *
3992 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3993                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3994                 unsigned long *did_some_progress)
3995 {
3996         struct page *page = NULL;
3997         bool drained = false;
3998
3999         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4000         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4001                 return NULL;
4002
4003 retry:
4004         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4005
4006         /*
4007          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4008          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4009          * Shrink them them and try again
4010          */
4011         if (!page && !drained) {
4012                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4013                 drain_all_pages(NULL);
4014                 drained = true;
4015                 goto retry;
4016         }
4017
4018         return page;
4019 }
4020
4021 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4022                              const struct alloc_context *ac)
4023 {
4024         struct zoneref *z;
4025         struct zone *zone;
4026         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4027         enum zone_type high_zoneidx = ac->high_zoneidx;
4028
4029         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, high_zoneidx,
4030                                         ac->nodemask) {
4031                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4032                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, high_zoneidx);
4033                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4034         }
4035 }
4036
4037 static inline unsigned int
4038 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4039 {
4040         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4041
4042         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
4043         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4044
4045         /*
4046          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4047          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4048          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4049          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4050          */
4051         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
4052
4053         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4054                 /*
4055                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4056                  * if it can't schedule.
4057                  */
4058                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4059                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4060                 /*
4061                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4062                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4063                  */
4064                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4065         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
4066                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4067
4068         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4069                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
4070
4071 #ifdef CONFIG_CMA
4072         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4073                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4074 #endif
4075         return alloc_flags;
4076 }
4077
4078 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4079 {
4080         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4081                 return false;
4082
4083         /*
4084          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4085          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4086          */
4087         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4088                 return false;
4089
4090         return true;
4091 }
4092
4093 /*
4094  * Distinguish requests which really need access to full memory
4095  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4096  */
4097 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4098 {
4099         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4100                 return 0;
4101         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4102                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4103         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4104                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4105         if (!in_interrupt()) {
4106                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4107                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4108                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4109                         return ALLOC_OOM;
4110         }
4111
4112         return 0;
4113 }
4114
4115 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4116 {
4117         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4118 }
4119
4120 /*
4121  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4122  * for the given allocation request.
4123  *
4124  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4125  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4126  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4127  *
4128  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4129  */
4130 static inline bool
4131 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4132                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4133                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4134 {
4135         struct zone *zone;
4136         struct zoneref *z;
4137         bool ret = false;
4138
4139         /*
4140          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4141          * their order will become available due to high fragmentation so
4142          * always increment the no progress counter for them
4143          */
4144         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4145                 *no_progress_loops = 0;
4146         else
4147                 (*no_progress_loops)++;
4148
4149         /*
4150          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4151          * several times in the row.
4152          */
4153         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4154                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4155                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4156         }
4157
4158         /*
4159          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4160          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4161          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4162          * screwed and have to go OOM.
4163          */
4164         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
4165                                         ac->nodemask) {
4166                 unsigned long available;
4167                 unsigned long reclaimable;
4168                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4169                 bool wmark;
4170
4171                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4172                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4173
4174                 /*
4175                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4176                  * reclaimable pages?
4177                  */
4178                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4179                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
4180                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4181                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4182                 if (wmark) {
4183                         /*
4184                          * If we didn't make any progress and have a lot of
4185                          * dirty + writeback pages then we should wait for
4186                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
4187                          * prevent from pre mature OOM
4188                          */
4189                         if (!did_some_progress) {
4190                                 unsigned long write_pending;
4191
4192                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
4193                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
4194
4195                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
4196                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
4197                                         return true;
4198                                 }
4199                         }
4200
4201                         ret = true;
4202                         goto out;
4203                 }
4204         }
4205
4206 out:
4207         /*
4208          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4209          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4210          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4211          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4212          * here rather than calling cond_resched().
4213          */
4214         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4215                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4216         else
4217                 cond_resched();
4218         return ret;
4219 }
4220
4221 static inline bool
4222 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4223 {
4224         /*
4225          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4226          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4227          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4228          * such a way the check therein was true, and then it became false
4229          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4230          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4231          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4232          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4233          * caller can deal with a violated nodemask.
4234          */
4235         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4236                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4237                 ac->nodemask = NULL;
4238                 return true;
4239         }
4240
4241         /*
4242          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4243          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4244          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4245          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4246          * retry.
4247          */
4248         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4249                 return true;
4250
4251         return false;
4252 }
4253
4254 static inline struct page *
4255 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4256                                                 struct alloc_context *ac)
4257 {
4258         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4259         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4260         struct page *page = NULL;
4261         unsigned int alloc_flags;
4262         unsigned long did_some_progress;
4263         enum compact_priority compact_priority;
4264         enum compact_result compact_result;
4265         int compaction_retries;
4266         int no_progress_loops;
4267         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4268         int reserve_flags;
4269
4270         /*
4271          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4272          * callers that are not in atomic context.
4273          */
4274         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4275                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4276                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4277
4278 retry_cpuset:
4279         compaction_retries = 0;
4280         no_progress_loops = 0;
4281         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4282         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4283
4284         /*
4285          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4286          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4287          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4288          */
4289         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4290
4291         /*
4292          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4293          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4294          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4295          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4296          */
4297         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4298                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4299         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4300                 goto nopage;
4301
4302         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4303                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4304
4305         /*
4306          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4307          * that first
4308          */
4309         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4310         if (page)
4311                 goto got_pg;
4312
4313         /*
4314          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4315          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4316          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4317          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4318          * same migratetype.
4319          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4320          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4321          */
4322         if (can_direct_reclaim &&
4323                         (costly_order ||
4324                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4325                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4326                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4327                                                 alloc_flags, ac,
4328                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4329                                                 &compact_result);
4330                 if (page)
4331                         goto got_pg;
4332
4333                 /*
4334                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4335                  * includes THP page fault allocations
4336                  */
4337                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4338                         /*
4339                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4340                          * it is because sync compaction recently failed. If
4341                          * this is the case and the caller requested a THP
4342                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4343                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4344                          * direct reclaim.
4345                          */
4346                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4347                                 goto nopage;
4348
4349                         /*
4350                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4351                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4352                          * using async compaction.
4353                          */
4354                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4355                 }
4356         }
4357
4358 retry:
4359         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4360         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4361                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4362
4363         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4364         if (reserve_flags)
4365                 alloc_flags = reserve_flags;
4366
4367         /*
4368          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
4369          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
4370          * user oriented.
4371          */
4372         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4373                 ac->nodemask = NULL;
4374                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4375                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4376         }
4377
4378         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4379         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4380         if (page)
4381                 goto got_pg;
4382
4383         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4384         if (!can_direct_reclaim)
4385                 goto nopage;
4386
4387         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4388         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4389                 goto nopage;
4390
4391         /* Try direct reclaim and then allocating */
4392         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4393                                                         &did_some_progress);
4394         if (page)
4395                 goto got_pg;
4396
4397         /* Try direct compaction and then allocating */
4398         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4399                                         compact_priority, &compact_result);
4400         if (page)
4401                 goto got_pg;
4402
4403         /* Do not loop if specifically requested */
4404         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4405                 goto nopage;
4406
4407         /*
4408          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4409          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4410          */
4411         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4412                 goto nopage;
4413
4414         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4415                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4416                 goto retry;
4417
4418         /*
4419          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4420          * reclaim is not able to make any progress because the current
4421          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4422          * of free memory (see __compaction_suitable)
4423          */
4424         if (did_some_progress > 0 &&
4425                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4426                                 compact_result, &compact_priority,
4427                                 &compaction_retries))
4428                 goto retry;
4429
4430
4431         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4432         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4433                 goto retry_cpuset;
4434
4435         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4436         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4437         if (page)
4438                 goto got_pg;
4439
4440         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4441         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4442             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4443              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4444                 goto nopage;
4445
4446         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4447         if (did_some_progress) {
4448                 no_progress_loops = 0;
4449                 goto retry;
4450         }
4451
4452 nopage:
4453         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4454         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4455                 goto retry_cpuset;
4456
4457         /*
4458          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4459          * we always retry
4460          */
4461         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4462                 /*
4463                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4464                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4465                  */
4466                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4467                         goto fail;
4468
4469                 /*
4470                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4471                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4472                  * for somebody to do a work for us
4473                  */
4474                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4475
4476                 /*
4477                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4478                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4479                  * so that we can identify them and convert them to something
4480                  * else.
4481                  */
4482                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4483
4484                 /*
4485                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4486                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4487                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4488                  * the situation worse
4489                  */
4490                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4491                 if (page)
4492                         goto got_pg;
4493
4494                 cond_resched();
4495                 goto retry;
4496         }
4497 fail:
4498         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4499                         "page allocation failure: order:%u", order);
4500 got_pg:
4501         return page;
4502 }
4503
4504 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4505                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4506                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4507                 unsigned int *alloc_flags)
4508 {
4509         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4510         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4511         ac->nodemask = nodemask;
4512         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4513
4514         if (cpusets_enabled()) {
4515                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4516                 if (!ac->nodemask)
4517                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4518                 else
4519                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4520         }
4521
4522         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4523         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4524
4525         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4526
4527         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4528                 return false;
4529
4530         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4531                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4532
4533         return true;
4534 }
4535
4536 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4537 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask, struct alloc_context *ac)
4538 {
4539         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4540         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4541
4542         /*
4543          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4544          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4545          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4546          */
4547         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4548                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4549 }
4550
4551 /*
4552  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4553  */
4554 struct page *
4555 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4556                                                         nodemask_t *nodemask)
4557 {
4558         struct page *page;
4559         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4560         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4561         struct alloc_context ac = { };
4562
4563         /*
4564          * There are several places where we assume that the order value is sane
4565          * so bail out early if the request is out of bound.
4566          */
4567         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
4568                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
4569                 return NULL;
4570         }
4571
4572         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4573         alloc_mask = gfp_mask;
4574         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4575                 return NULL;
4576
4577         finalise_ac(gfp_mask, &ac);
4578
4579         /*
4580          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
4581          * memory until all local zones are considered.
4582          */
4583         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp_mask);
4584
4585         /* First allocation attempt */
4586         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4587         if (likely(page))
4588                 goto out;
4589
4590         /*
4591          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4592          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4593          * from a particular context which has been marked by
4594          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4595          */
4596         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4597         ac.spread_dirty_pages = false;
4598
4599         /*
4600          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4601          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4602          */
4603         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4604                 ac.nodemask = nodemask;
4605
4606         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4607
4608 out:
4609         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4610             unlikely(__memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4611                 __free_pages(page, order);
4612                 page = NULL;
4613         }
4614
4615         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4616
4617         return page;
4618 }
4619 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4620
4621 /*
4622  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
4623  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
4624  * you need to access high mem.
4625  */
4626 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4627 {
4628         struct page *page;
4629
4630         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
4631         if (!page)
4632                 return 0;
4633         return (unsigned long) page_address(page);
4634 }
4635 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4636
4637 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4638 {
4639         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4640 }
4641 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4642
4643 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
4644 {
4645         if (order == 0)         /* Via pcp? */
4646                 free_unref_page(page);
4647         else
4648                 __free_pages_ok(page, order);
4649 }
4650
4651 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4652 {
4653         if (put_page_testzero(page))
4654                 free_the_page(page, order);
4655 }
4656 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4657
4658 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4659 {
4660         if (addr != 0) {
4661                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4662                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4663         }
4664 }
4665
4666 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4667
4668 /*
4669  * Page Fragment:
4670  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4671  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4672  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4673  *
4674  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4675  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4676  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4677  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4678  */
4679 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4680                                              gfp_t gfp_mask)
4681 {
4682         struct page *page = NULL;
4683         gfp_t gfp = gfp_mask;
4684
4685 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4686         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4687                     __GFP_NOMEMALLOC;
4688         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4689                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4690         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4691 #endif
4692         if (unlikely(!page))
4693                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4694
4695         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4696
4697         return page;
4698 }
4699
4700 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4701 {
4702         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4703
4704         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
4705                 free_the_page(page, compound_order(page));
4706 }
4707 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4708
4709 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4710                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4711 {
4712         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4713         struct page *page;
4714         int offset;
4715
4716         if (unlikely(!nc->va)) {
4717 refill:
4718                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4719                 if (!page)
4720                         return NULL;
4721
4722 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4723                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4724                 size = nc->size;
4725 #endif
4726                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4727                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4728                  */
4729                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
4730
4731                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4732                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4733                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4734                 nc->offset = size;
4735         }
4736
4737         offset = nc->offset - fragsz;
4738         if (unlikely(offset < 0)) {
4739                 page = virt_to_page(nc->va);
4740
4741                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4742                         goto refill;
4743
4744 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4745                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4746                 size = nc->size;
4747 #endif
4748                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4749                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
4750
4751                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4752                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4753                 offset = size - fragsz;
4754         }
4755
4756         nc->pagecnt_bias--;
4757         nc->offset = offset;
4758
4759         return nc->va + offset;
4760 }
4761 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4762
4763 /*
4764  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4765  */
4766 void page_frag_free(void *addr)
4767 {
4768         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4769
4770         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4771                 free_the_page(page, compound_order(page));
4772 }
4773 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4774
4775 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4776                 size_t size)
4777 {
4778         if (addr) {
4779                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4780                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4781
4782                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4783                 while (used < alloc_end) {
4784                         free_page(used);
4785                         used += PAGE_SIZE;
4786                 }
4787         }
4788         return (void *)addr;
4789 }
4790
4791 /**
4792  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4793  * @size: the number of bytes to allocate
4794  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
4795  *
4796  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4797  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4798  * allocate memory in power-of-two pages.
4799  *
4800  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4801  *
4802  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4803  *
4804  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4805  */
4806 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4807 {
4808         unsigned int order = get_order(size);
4809         unsigned long addr;
4810
4811         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
4812                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
4813
4814         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4815         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4816 }
4817 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4818
4819 /**
4820  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4821  *                         pages on a node.
4822  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4823  * @size: the number of bytes to allocate
4824  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
4825  *
4826  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4827  * back.
4828  *
4829  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4830  */
4831 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4832 {
4833         unsigned int order = get_order(size);
4834         struct page *p;
4835
4836         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
4837                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
4838
4839         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4840         if (!p)
4841                 return NULL;
4842         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4843 }
4844
4845 /**
4846  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4847  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4848  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4849  *
4850  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4851  */
4852 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4853 {
4854         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4855         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4856
4857         while (addr < end) {
4858                 free_page(addr);
4859                 addr += PAGE_SIZE;
4860         }
4861 }
4862 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4863
4864 /**
4865  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4866  * @offset: The zone index of the highest zone
4867  *
4868  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
4869  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4870  * zone, the number of pages is calculated as:
4871  *
4872  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4873  *
4874  * Return: number of pages beyond high watermark.
4875  */
4876 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4877 {
4878         struct zoneref *z;
4879         struct zone *zone;
4880
4881         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4882         unsigned long sum = 0;
4883
4884         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4885
4886         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4887                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
4888                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4889                 if (size > high)
4890                         sum += size - high;
4891         }
4892
4893         return sum;
4894 }
4895
4896 /**
4897  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4898  *
4899  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4900  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4901  *
4902  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
4903  * ZONE_NORMAL.
4904  */
4905 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4906 {
4907         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4908 }
4909 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4910
4911 /**
4912  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4913  *
4914  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4915  * high watermark within all zones.
4916  *
4917  * Return: number of pages beyond high watermark within all zones.
4918  */
4919 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4920 {
4921         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4922 }
4923
4924 static inline void show_node(struct zone *zone)
4925 {
4926         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4927                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4928 }
4929
4930 long si_mem_available(void)
4931 {
4932         long available;
4933         unsigned long pagecache;
4934         unsigned long wmark_low = 0;
4935         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4936         unsigned long reclaimable;
4937         struct zone *zone;
4938         int lru;
4939
4940         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4941                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4942
4943         for_each_zone(zone)
4944                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
4945
4946         /*
4947          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4948          * without causing swapping.
4949          */
4950         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4951
4952         /*
4953          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4954          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4955          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4956          */
4957         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4958         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4959         available += pagecache;
4960
4961         /*
4962          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
4963          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
4964          * low watermark.
4965          */
4966         reclaimable = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
4967                         global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
4968         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
4969
4970         if (available < 0)
4971                 available = 0;
4972         return available;
4973 }
4974 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4975
4976 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4977 {
4978         val->totalram = totalram_pages();
4979         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4980         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
4981         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4982         val->totalhigh = totalhigh_pages();
4983         val->freehigh = nr_free_highpages();
4984         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4985 }
4986
4987 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4988
4989 #ifdef CONFIG_NUMA
4990 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4991 {
4992         int zone_type;          /* needs to be signed */
4993         unsigned long managed_pages = 0;
4994         unsigned long managed_highpages = 0;
4995         unsigned long free_highpages = 0;
4996         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4997
4998         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4999                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5000         val->totalram = managed_pages;
5001         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5002         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5003 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5004         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5005                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5006
5007                 if (is_highmem(zone)) {
5008                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5009                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5010                 }
5011         }
5012         val->totalhigh = managed_highpages;
5013         val->freehigh = free_highpages;
5014 #else
5015         val->totalhigh = managed_highpages;
5016         val->freehigh = free_highpages;
5017 #endif
5018         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5019 }
5020 #endif
5021
5022 /*
5023  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5024  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5025  */
5026 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5027 {
5028         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5029                 return false;
5030
5031         /*
5032          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5033          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5034          * have to be precise here.
5035          */
5036         if (!nodemask)
5037                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5038
5039         return !node_isset(nid, *nodemask);
5040 }
5041
5042 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5043
5044 static void show_migration_types(unsigned char type)
5045 {
5046         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5047                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5048                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5049                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5050                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5051 #ifdef CONFIG_CMA
5052                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5053 #endif
5054 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5055                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5056 #endif
5057         };
5058         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5059         char *p = tmp;
5060         int i;
5061
5062         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5063                 if (type & (1 << i))
5064                         *p++ = types[i];
5065         }
5066
5067         *p = '\0';
5068         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5069 }
5070
5071 /*
5072  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5073  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5074  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5075  *
5076  * Bits in @filter:
5077  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5078  *   cpuset.
5079  */
5080 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5081 {
5082         unsigned long free_pcp = 0;
5083         int cpu;
5084         struct zone *zone;
5085         pg_data_t *pgdat;
5086
5087         for_each_populated_zone(zone) {
5088                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5089                         continue;
5090
5091                 for_each_online_cpu(cpu)
5092                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5093         }
5094
5095         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5096                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5097                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
5098                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5099                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5100                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5101                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5102                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5103                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5104                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5105                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5106                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5107                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5108                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5109                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5110                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
5111                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
5112                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
5113                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5114                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5115                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
5116                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5117                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5118                 free_pcp,
5119                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5120
5121         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5122                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5123                         continue;
5124
5125                 printk("Node %d"
5126                         " active_anon:%lukB"
5127                         " inactive_anon:%lukB"
5128                         " active_file:%lukB"
5129                         " inactive_file:%lukB"
5130                         " unevictable:%lukB"
5131                         " isolated(anon):%lukB"
5132                         " isolated(file):%lukB"
5133                         " mapped:%lukB"
5134                         " dirty:%lukB"
5135                         " writeback:%lukB"
5136                         " shmem:%lukB"
5137 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5138                         " shmem_thp: %lukB"
5139                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5140                         " anon_thp: %lukB"
5141 #endif
5142                         " writeback_tmp:%lukB"
5143                         " unstable:%lukB"
5144                         " all_unreclaimable? %s"
5145                         "\n",
5146                         pgdat->node_id,
5147                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5148                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5149                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5150                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5151                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5152                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5153                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5154                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5155                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5156                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5157                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5158 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5159                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5160                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
5161                                         * HPAGE_PMD_NR),
5162                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5163 #endif
5164                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5165                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
5166                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5167                                 "yes" : "no");
5168         }
5169
5170         for_each_populated_zone(zone) {
5171                 int i;
5172
5173                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5174                         continue;
5175
5176                 free_pcp = 0;
5177                 for_each_online_cpu(cpu)
5178                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5179
5180                 show_node(zone);
5181                 printk(KERN_CONT
5182                         "%s"
5183                         " free:%lukB"
5184                         " min:%lukB"
5185                         " low:%lukB"
5186                         " high:%lukB"
5187                         " active_anon:%lukB"
5188                         " inactive_anon:%lukB"
5189                         " active_file:%lukB"
5190                         " inactive_file:%lukB"
5191                         " unevictable:%lukB"
5192                         " writepending:%lukB"
5193                         " present:%lukB"
5194                         " managed:%lukB"
5195                         " mlocked:%lukB"
5196                         " kernel_stack:%lukB"
5197                         " pagetables:%lukB"
5198                         " bounce:%lukB"
5199                         " free_pcp:%lukB"
5200                         " local_pcp:%ukB"
5201                         " free_cma:%lukB"
5202                         "\n",
5203                         zone->name,
5204                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
5205                         K(min_wmark_pages(zone)),
5206                         K(low_wmark_pages(zone)),
5207                         K(high_wmark_pages(zone)),
5208                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
5209                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
5210                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
5211                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
5212                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
5213                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
5214                         K(zone->present_pages),
5215                         K(zone_managed_pages(zone)),
5216                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
5217                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
5218                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
5219                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
5220                         K(free_pcp),
5221                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
5222                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
5223                 printk("lowmem_reserve[]:");
5224                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
5225                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
5226                 printk(KERN_CONT "\n");
5227         }
5228
5229         for_each_populated_zone(zone) {
5230                 unsigned int order;
5231                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
5232                 unsigned char types[MAX_ORDER];
5233
5234                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5235                         continue;
5236                 show_node(zone);
5237                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
5238
5239                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5240                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5241                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
5242                         int type;
5243
5244                         nr[order] = area->nr_free;
5245                         total += nr[order] << order;
5246
5247                         types[order] = 0;
5248                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
5249                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
5250                                         types[order] |= 1 << type;
5251                         }
5252                 }
5253                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5254                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5255                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
5256                                nr[order], K(1UL) << order);
5257                         if (nr[order])
5258                                 show_migration_types(types[order]);
5259                 }
5260                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
5261         }
5262
5263         hugetlb_show_meminfo();
5264
5265         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
5266
5267         show_swap_cache_info();
5268 }
5269
5270 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
5271 {
5272         zoneref->zone = zone;
5273         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
5274 }
5275
5276 /*
5277  * Builds allocation fallback zone lists.
5278  *
5279  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
5280  */
5281 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
5282 {
5283         struct zone *zone;
5284         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
5285         int nr_zones = 0;
5286
5287         do {
5288                 zone_type--;
5289                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
5290                 if (managed_zone(zone)) {
5291                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
5292                         check_highest_zone(zone_type);
5293                 }
5294         } while (zone_type);
5295
5296         return nr_zones;
5297 }
5298
5299 #ifdef CONFIG_NUMA
5300
5301 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
5302 {
5303         /*
5304          * We used to support different zonlists modes but they turned
5305          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
5306          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
5307          * not fail it silently
5308          */
5309         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
5310                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
5311                 return -EINVAL;
5312         }
5313         return 0;
5314 }
5315
5316 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
5317 {
5318         if (!s)
5319                 return 0;
5320
5321         return __parse_numa_zonelist_order(s);
5322 }
5323 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
5324
5325 char numa_zonelist_order[] = "Node";
5326
5327 /*
5328  * sysctl handler for numa_zonelist_order
5329  */
5330 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
5331                 void __user *buffer, size_t *length,
5332                 loff_t *ppos)
5333 {
5334         char *str;
5335         int ret;
5336
5337         if (!write)
5338                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
5339         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
5340         if (IS_ERR(str))
5341                 return PTR_ERR(str);
5342
5343         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
5344         kfree(str);
5345         return ret;
5346 }
5347
5348
5349 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
5350 static int node_load[MAX_NUMNODES];
5351
5352 /**
5353  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
5354  * @node: node whose fallback list we're appending
5355  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
5356  *
5357  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
5358  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
5359  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
5360  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5361  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5362  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5363  * on them otherwise.
5364  *
5365  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
5366  */
5367 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5368 {
5369         int n, val;
5370         int min_val = INT_MAX;
5371         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5372         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5373
5374         /* Use the local node if we haven't already */
5375         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5376                 node_set(node, *used_node_mask);
5377                 return node;
5378         }
5379
5380         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5381
5382                 /* Don't want a node to appear more than once */
5383                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5384                         continue;
5385
5386                 /* Use the distance array to find the distance */
5387                 val = node_distance(node, n);
5388
5389                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5390                 val += (n < node);
5391
5392                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5393                 tmp = cpumask_of_node(n);
5394                 if (!cpumask_empty(tmp))
5395                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5396
5397                 /* Slight preference for less loaded node */
5398                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5399                 val += node_load[n];
5400
5401                 if (val < min_val) {
5402                         min_val = val;
5403                         best_node = n;
5404                 }
5405         }
5406
5407         if (best_node >= 0)
5408                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5409
5410         return best_node;
5411 }
5412
5413
5414 /*
5415  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5416  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5417  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5418  */
5419 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5420                 unsigned nr_nodes)
5421 {
5422         struct zoneref *zonerefs;
5423         int i;
5424
5425         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5426
5427         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5428                 int nr_zones;
5429
5430                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5431
5432                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5433                 zonerefs += nr_zones;
5434         }
5435         zonerefs->zone = NULL;
5436         zonerefs->zone_idx = 0;
5437 }
5438
5439 /*
5440  * Build gfp_thisnode zonelists
5441  */
5442 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5443 {
5444         struct zoneref *zonerefs;
5445         int nr_zones;
5446
5447         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5448         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5449         zonerefs += nr_zones;
5450         zonerefs->zone = NULL;
5451         zonerefs->zone_idx = 0;
5452 }
5453
5454 /*
5455  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5456  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5457  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5458  * may still exist in local DMA zone.
5459  */
5460
5461 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5462 {
5463         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5464         int node, load, nr_nodes = 0;
5465         nodemask_t used_mask;
5466         int local_node, prev_node;
5467
5468         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5469         local_node = pgdat->node_id;
5470         load = nr_online_nodes;
5471         prev_node = local_node;
5472         nodes_clear(used_mask);
5473
5474         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5475         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5476                 /*
5477                  * We don't want to pressure a particular node.
5478                  * So adding penalty to the first node in same
5479                  * distance group to make it round-robin.
5480                  */
5481                 if (node_distance(local_node, node) !=
5482                     node_distance(local_node, prev_node))
5483                         node_load[node] = load;
5484
5485                 node_order[nr_nodes++] = node;
5486                 prev_node = node;
5487                 load--;
5488         }
5489
5490         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5491         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5492 }
5493
5494 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5495 /*
5496  * Return node id of node used for "local" allocations.
5497  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5498  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5499  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5500  */
5501 int local_memory_node(int node)
5502 {
5503         struct zoneref *z;
5504
5505         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5506                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5507                                    NULL);
5508         return zone_to_nid(z->zone);
5509 }
5510 #endif
5511
5512 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5513 static void setup_min_slab_ratio(void);
5514 #else   /* CONFIG_NUMA */
5515
5516 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5517 {
5518         int node, local_node;
5519         struct zoneref *zonerefs;
5520         int nr_zones;
5521
5522         local_node = pgdat->node_id;
5523
5524         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5525         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5526         zonerefs += nr_zones;
5527
5528         /*
5529          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5530          * of all the other nodes.
5531          * We don't want to pressure a particular node, so when
5532          * building the zones for node N, we make sure that the
5533          * zones coming right after the local ones are those from
5534          * node N+1 (modulo N)
5535          */
5536         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5537                 if (!node_online(node))
5538                         continue;
5539                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5540                 zonerefs += nr_zones;
5541         }
5542         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5543                 if (!node_online(node))
5544                         continue;
5545                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5546                 zonerefs += nr_zones;
5547         }
5548
5549         zonerefs->zone = NULL;
5550         zonerefs->zone_idx = 0;
5551 }
5552
5553 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5554
5555 /*
5556  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5557  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5558  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5559  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5560  * with interrupts disabled.
5561  *
5562  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5563  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5564  * hotplugged processors.
5565  *
5566  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5567  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5568  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5569  */
5570 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5571 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5572 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5573
5574 static void __build_all_zonelists(void *data)
5575 {
5576         int nid;
5577         int __maybe_unused cpu;
5578         pg_data_t *self = data;
5579         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5580
5581         spin_lock(&lock);
5582
5583 #ifdef CONFIG_NUMA
5584         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5585 #endif
5586
5587         /*
5588          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5589          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5590          */
5591         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5592                 build_zonelists(self);
5593         } else {
5594                 for_each_online_node(nid) {
5595                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5596
5597                         build_zonelists(pgdat);
5598                 }
5599
5600 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5601                 /*
5602                  * We now know the "local memory node" for each node--
5603                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5604                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5605                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5606                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5607                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5608                  */
5609                 for_each_online_cpu(cpu)
5610                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5611 #endif
5612         }
5613
5614         spin_unlock(&lock);
5615 }
5616
5617 static noinline void __init
5618 build_all_zonelists_init(void)
5619 {
5620         int cpu;
5621
5622         __build_all_zonelists(NULL);
5623
5624         /*
5625          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5626          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5627          * each zone will be allocated later when the per cpu
5628          * allocator is available.
5629          *
5630          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5631          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5632          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5633          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5634          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5635          * (a chicken-egg dilemma).
5636          */
5637         for_each_possible_cpu(cpu)
5638                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5639
5640         mminit_verify_zonelist();
5641         cpuset_init_current_mems_allowed();
5642 }
5643
5644 /*
5645  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5646  *
5647  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5648  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5649  */
5650 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5651 {
5652         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5653                 build_all_zonelists_init();
5654         } else {
5655                 __build_all_zonelists(pgdat);
5656                 /* cpuset refresh routine should be here */
5657         }
5658         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5659         /*
5660          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5661          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5662          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5663          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5664          * disabled and enable it later
5665          */
5666         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5667                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5668         else
5669                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5670
5671         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5672                 nr_online_nodes,
5673                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5674                 vm_total_pages);
5675 #ifdef CONFIG_NUMA
5676         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5677 #endif
5678 }
5679
5680 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
5681 static bool __meminit
5682 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
5683 {
5684 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5685         static struct memblock_region *r;
5686
5687         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5688                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5689                         for_each_memblock(memory, r) {
5690                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
5691                                         break;
5692                         }
5693                 }
5694                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5695                     memblock_is_mirror(r)) {
5696                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5697                         return true;
5698                 }
5699         }
5700 #endif
5701         return false;
5702 }
5703
5704 /*
5705  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5706  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
5707  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5708  */
5709 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5710                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context,
5711                 struct vmem_altmap *altmap)
5712 {
5713         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5714         struct page *page;
5715
5716         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5717                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5718
5719 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5720         /*
5721          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5722          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
5723          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
5724          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
5725          * the hotplug lock.
5726          */
5727         if (zone == ZONE_DEVICE) {
5728                 if (!altmap)
5729                         return;
5730
5731                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
5732                         start_pfn += altmap->reserve;
5733                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5734         }
5735 #endif
5736
5737         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5738                 /*
5739                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5740                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5741                  */
5742                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
5743                         if (!early_pfn_valid(pfn))
5744                                 continue;
5745                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5746                                 continue;
5747                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
5748                                 continue;
5749                         if (defer_init(nid, pfn, end_pfn))
5750                                 break;
5751                 }
5752
5753                 page = pfn_to_page(pfn);
5754                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5755                 if (context == MEMMAP_HOTPLUG)
5756                         __SetPageReserved(page);
5757
5758                 /*
5759                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5760                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5761                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5762                  * the address space during boot when many long-lived
5763                  * kernel allocations are made.
5764                  *
5765                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5766                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5767                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5768                  * pfn out of zone.
5769                  */
5770                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5771                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5772                         cond_resched();
5773                 }
5774         }
5775 }
5776
5777 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5778 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
5779                                    unsigned long start_pfn,
5780                                    unsigned long size,
5781                                    struct dev_pagemap *pgmap)
5782 {
5783         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5784         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5785         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
5786         unsigned long start = jiffies;
5787         int nid = pgdat->node_id;
5788
5789         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || !is_dev_zone(zone)))
5790                 return;
5791
5792         /*
5793          * The call to memmap_init_zone should have already taken care
5794          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
5795          * the end of that region and start processing the device pages.
5796          */
5797         if (pgmap->altmap_valid) {
5798                 struct vmem_altmap *altmap = &pgmap->altmap;
5799
5800                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5801                 size = end_pfn - start_pfn;
5802         }
5803
5804         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5805                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5806
5807                 __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
5808
5809                 /*
5810                  * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
5811                  * phase for it to be fully associated with a zone.
5812                  *
5813                  * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
5814                  * the flag as we are still initializing the pages.
5815                  */
5816                 __SetPageReserved(page);
5817
5818                 /*
5819                  * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back
5820                  * pointer and hmm_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE
5821                  * page is ever freed or placed on a driver-private list.
5822                  */
5823                 page->pgmap = pgmap;
5824                 page->hmm_data = 0;
5825
5826                 /*
5827                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5828                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5829                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5830                  * the address space during boot when many long-lived
5831                  * kernel allocations are made.
5832                  *
5833                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5834                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5835                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5836                  * pfn out of zone.
5837                  *
5838                  * Please note that MEMMAP_HOTPLUG path doesn't clear memmap
5839                  * because this is done early in sparse_add_one_section
5840                  */
5841                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5842                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5843                         cond_resched();
5844                 }
5845         }
5846
5847         pr_info("%s initialised, %lu pages in %ums\n", dev_name(pgmap->dev),
5848                 size, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
5849 }
5850
5851 #endif
5852 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5853 {
5854         unsigned int order, t;
5855         for_each_migratetype_order(order, t) {
5856                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5857                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5858         }
5859 }
5860
5861 void __meminit __weak memmap_init(unsigned long size, int nid,
5862                                   unsigned long zone, unsigned long start_pfn)
5863 {
5864         memmap_init_zone(size, nid, zone, start_pfn, MEMMAP_EARLY, NULL);
5865 }
5866
5867 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5868 {
5869 #ifdef CONFIG_MMU
5870         int batch;
5871
5872         /*
5873          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5874          * size of the zone.
5875          */
5876         batch = zone_managed_pages(zone) / 1024;
5877         /* But no more than a meg. */
5878         if (batch * PAGE_SIZE > 1024 * 1024)
5879                 batch = (1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
5880         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5881         if (batch < 1)
5882                 batch = 1;
5883
5884         /*
5885          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5886          * of 2 value was found to be more likely to have
5887          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5888          *
5889          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5890          * batches of pages, one task can end up with a lot
5891          * of pages of one half of the possible page colors
5892          * and the other with pages of the other colors.
5893          */
5894         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5895
5896         return batch;
5897
5898 #else
5899         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5900          * conditions.
5901          *
5902          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5903          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5904          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5905          *
5906          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5907          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5908          * can be a significant delay between the individual batches being
5909          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5910          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5911          */
5912         return 0;
5913 #endif
5914 }
5915
5916 /*
5917  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5918  * ->batch must never be higher then ->high.
5919  * The following function updates them in a safe manner without read side
5920  * locking.
5921  *
5922  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5923  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5924  *
5925  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5926  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5927  * exist).
5928  */
5929 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5930                 unsigned long batch)
5931 {
5932        /* start with a fail safe value for batch */
5933         pcp->batch = 1;
5934         smp_wmb();
5935
5936        /* Update high, then batch, in order */
5937         pcp->high = high;
5938         smp_wmb();
5939
5940         pcp->batch = batch;
5941 }
5942
5943 /* a companion to pageset_set_high() */
5944 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5945 {
5946         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5947 }
5948
5949 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5950 {
5951         struct per_cpu_pages *pcp;
5952         int migratetype;
5953
5954         memset(p, 0, sizeof(*p));
5955
5956         pcp = &p->pcp;
5957         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5958                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5959 }
5960
5961 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5962 {
5963         pageset_init(p);
5964         pageset_set_batch(p, batch);
5965 }
5966
5967 /*
5968  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5969  * to the value high for the pageset p.
5970  */
5971 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5972                                 unsigned long high)
5973 {
5974         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5975         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5976                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5977
5978         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5979 }
5980
5981 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5982                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5983 {
5984         if (percpu_pagelist_fraction)
5985                 pageset_set_high(pcp,
5986                         (zone_managed_pages(zone) /
5987                                 percpu_pagelist_fraction));
5988         else
5989                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5990 }
5991
5992 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5993 {
5994         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5995
5996         pageset_init(pcp);
5997         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5998 }
5999
6000 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
6001 {
6002         int cpu;
6003         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
6004         for_each_possible_cpu(cpu)
6005                 zone_pageset_init(zone, cpu);
6006 }
6007
6008 /*
6009  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
6010  * Before this call only boot pagesets were available.
6011  */
6012 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
6013 {
6014         struct pglist_data *pgdat;
6015         struct zone *zone;
6016
6017         for_each_populated_zone(zone)
6018                 setup_zone_pageset(zone);
6019
6020         for_each_online_pgdat(pgdat)
6021                 pgdat->per_cpu_nodestats =
6022                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
6023 }
6024
6025 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
6026 {
6027         /*
6028          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
6029          * relies on the ability of the linker to provide the
6030          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
6031          */
6032         zone->pageset = &boot_pageset;
6033
6034         if (populated_zone(zone))
6035                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
6036                         zone->name, zone->present_pages,
6037                                          zone_batchsize(zone));
6038 }
6039
6040 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
6041                                         unsigned long zone_start_pfn,
6042                                         unsigned long size)
6043 {
6044         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6045         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
6046
6047         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
6048                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
6049
6050         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6051
6052         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
6053                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
6054                         pgdat->node_id,
6055                         (unsigned long)zone_idx(zone),
6056                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
6057
6058         zone_init_free_lists(zone);
6059         zone->initialized = 1;
6060 }
6061
6062 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6063 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
6064
6065 /*
6066  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
6067  */
6068 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
6069                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
6070 {
6071         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6072         int nid;
6073
6074         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
6075                 return state->last_nid;
6076
6077         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
6078         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
6079                 state->last_start = start_pfn;
6080                 state->last_end = end_pfn;
6081                 state->last_nid = nid;
6082         }
6083
6084         return nid;
6085 }
6086 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
6087
6088 /**
6089  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
6090  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
6091  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
6092  *
6093  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
6094  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
6095  * memblock_free_early_nid() manually.
6096  */
6097 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
6098 {
6099         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6100         int i, this_nid;
6101
6102         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
6103                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
6104                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
6105
6106                 if (start_pfn < end_pfn)
6107                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
6108                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
6109                                         this_nid);
6110         }
6111 }
6112
6113 /**
6114  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
6115  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
6116  *
6117  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
6118  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
6119  */
6120 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
6121 {
6122         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6123         int i, this_nid;
6124
6125         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
6126                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
6127 }
6128
6129 /**
6130  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
6131  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
6132  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
6133  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
6134  *
6135  * It returns the start and end page frame of a node based on information
6136  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
6137  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
6138  * PFNs will be 0.
6139  */
6140 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
6141                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
6142 {
6143         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
6144         int i;
6145
6146         *start_pfn = -1UL;
6147         *end_pfn = 0;
6148
6149         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
6150                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
6151                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
6152         }
6153
6154         if (*start_pfn == -1UL)
6155                 *start_pfn = 0;
6156 }
6157
6158 /*
6159  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
6160  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
6161  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
6162  */
6163 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
6164 {
6165         int zone_index;
6166         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
6167                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
6168                         continue;
6169
6170                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
6171                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
6172                         break;
6173         }
6174
6175         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
6176         movable_zone = zone_index;
6177 }
6178
6179 /*
6180  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
6181  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
6182  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
6183  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
6184  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
6185  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
6186  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
6187  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
6188  */
6189 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
6190                                         unsigned long zone_type,
6191                                         unsigned long node_start_pfn,
6192                                         unsigned long node_end_pfn,
6193                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6194                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6195 {
6196         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
6197         if (zone_movable_pfn[nid]) {
6198                 /* Size ZONE_MOVABLE */
6199                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
6200                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6201                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
6202                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
6203
6204                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
6205                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
6206                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
6207                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
6208                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6209
6210                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
6211                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
6212                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
6213         }
6214 }
6215
6216 /*
6217  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
6218  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
6219  */
6220 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6221                                         unsigned long zone_type,
6222                                         unsigned long node_start_pfn,
6223                                         unsigned long node_end_pfn,
6224                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6225                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6226                                         unsigned long *ignored)
6227 {
6228         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6229         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6230         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6231         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6232                 return 0;
6233
6234         /* Get the start and end of the zone */
6235         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6236         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6237         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6238                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
6239                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6240
6241         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
6242         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
6243                 return 0;
6244
6245         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
6246         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
6247         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
6248
6249         /* Return the spanned pages */
6250         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
6251 }
6252
6253 /*
6254  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
6255  * then all holes in the requested range will be accounted for.
6256  */
6257 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
6258                                 unsigned long range_start_pfn,
6259                                 unsigned long range_end_pfn)
6260 {
6261         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
6262         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6263         int i;
6264
6265         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6266                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6267                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6268                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
6269         }
6270         return nr_absent;
6271 }
6272
6273 /**
6274  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
6275  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
6276  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
6277  *
6278  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
6279  */
6280 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
6281                                                         unsigned long end_pfn)
6282 {
6283         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
6284 }
6285
6286 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
6287 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6288                                         unsigned long zone_type,
6289                                         unsigned long node_start_pfn,
6290                                         unsigned long node_end_pfn,
6291                                         unsigned long *ignored)
6292 {
6293         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6294         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6295         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6296         unsigned long nr_absent;
6297
6298         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6299         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6300                 return 0;
6301
6302         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6303         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6304
6305         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6306                         node_start_pfn, node_end_pfn,
6307                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
6308         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6309
6310         /*
6311          * ZONE_MOVABLE handling.
6312          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
6313          * and vice versa.
6314          */
6315         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
6316                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6317                 struct memblock_region *r;
6318
6319                 for_each_memblock(memory, r) {
6320                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
6321                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6322                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
6323                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6324
6325                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
6326                             memblock_is_mirror(r))
6327                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6328
6329                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
6330                             !memblock_is_mirror(r))
6331                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6332                 }
6333         }
6334
6335         return nr_absent;
6336 }
6337
6338 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6339 static inline unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6340                                         unsigned long zone_type,
6341                                         unsigned long node_start_pfn,
6342                                         unsigned long node_end_pfn,
6343                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6344                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6345                                         unsigned long *zones_size)
6346 {
6347         unsigned int zone;
6348
6349         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
6350         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
6351                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
6352
6353         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
6354
6355         return zones_size[zone_type];
6356 }
6357
6358 static inline unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6359                                                 unsigned long zone_type,
6360                                                 unsigned long node_start_pfn,
6361                                                 unsigned long node_end_pfn,
6362                                                 unsigned long *zholes_size)
6363 {
6364         if (!zholes_size)
6365                 return 0;
6366
6367         return zholes_size[zone_type];
6368 }
6369
6370 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6371
6372 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
6373                                                 unsigned long node_start_pfn,
6374                                                 unsigned long node_end_pfn,
6375                                                 unsigned long *zones_size,
6376                                                 unsigned long *zholes_size)
6377 {
6378         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
6379         enum zone_type i;
6380
6381         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6382                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6383                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6384                 unsigned long size, real_size;
6385
6386                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6387                                                   node_start_pfn,
6388                                                   node_end_pfn,
6389                                                   &zone_start_pfn,
6390                                                   &zone_end_pfn,
6391                                                   zones_size);
6392                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6393                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
6394                                                   zholes_size);
6395                 if (size)
6396                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6397                 else
6398                         zone->zone_start_pfn = 0;
6399                 zone->spanned_pages = size;
6400                 zone->present_pages = real_size;
6401
6402                 totalpages += size;
6403                 realtotalpages += real_size;
6404         }
6405
6406         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
6407         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
6408         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
6409                                                         realtotalpages);
6410 }
6411
6412 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
6413 /*
6414  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
6415  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
6416  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
6417  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
6418  * bytes.
6419  */
6420 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
6421 {
6422         unsigned long usemapsize;
6423
6424         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
6425         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
6426         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
6427         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
6428         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
6429
6430         return usemapsize / 8;
6431 }
6432
6433 static void __ref setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6434                                 struct zone *zone,
6435                                 unsigned long zone_start_pfn,
6436                                 unsigned long zonesize)
6437 {
6438         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6439         zone->pageblock_flags = NULL;
6440         if (usemapsize) {
6441                 zone->pageblock_flags =
6442                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
6443                                             pgdat->node_id);
6444                 if (!zone->pageblock_flags)
6445                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
6446                               usemapsize, zone->name, pgdat->node_id);
6447         }
6448 }
6449 #else
6450 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6451                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6452 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6453
6454 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6455
6456 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6457 void __init set_pageblock_order(void)
6458 {
6459         unsigned int order;
6460
6461         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6462         if (pageblock_order)
6463                 return;
6464
6465         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6466                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6467         else
6468                 order = MAX_ORDER - 1;
6469
6470         /*
6471          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6472          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6473          * powerpc.
6474          */
6475         pageblock_order = order;
6476 }
6477 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6478
6479 /*
6480  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6481  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6482  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6483  * the kernel config
6484  */
6485 void __init set_pageblock_order(void)
6486 {
6487 }
6488
6489 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6490
6491 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6492                                                 unsigned long present_pages)
6493 {
6494         unsigned long pages = spanned_pages;
6495
6496         /*
6497          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6498          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6499          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6500          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6501          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6502          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6503          */
6504         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6505             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6506                 pages = present_pages;
6507
6508         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6509 }
6510
6511 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6512 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
6513 {
6514         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6515         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6516         pgdat->split_queue_len = 0;
6517 }
6518 #else
6519 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
6520 #endif
6521
6522 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6523 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
6524 {
6525         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6526 }
6527 #else
6528 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
6529 #endif
6530
6531 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
6532 {
6533         pgdat_resize_init(pgdat);
6534
6535         pgdat_init_split_queue(pgdat);
6536         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
6537
6538         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6539         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6540
6541         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6542         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6543         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6544 }
6545
6546 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
6547                                                         unsigned long remaining_pages)
6548 {
6549         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
6550         zone_set_nid(zone, nid);
6551         zone->name = zone_names[idx];
6552         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
6553         spin_lock_init(&zone->lock);
6554         zone_seqlock_init(zone);
6555         zone_pcp_init(zone);
6556 }
6557
6558 /*
6559  * Set up the zone data structures
6560  * - init pgdat internals
6561  * - init all zones belonging to this node
6562  *
6563  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
6564  */
6565 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6566 void __ref free_area_init_core_hotplug(int nid)
6567 {
6568         enum zone_type z;
6569         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6570
6571         pgdat_init_internals(pgdat);
6572         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
6573                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
6574 }
6575 #endif
6576
6577 /*
6578  * Set up the zone data structures:
6579  *   - mark all pages reserved
6580  *   - mark all memory queues empty
6581  *   - clear the memory bitmaps
6582  *
6583  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6584  * NOTE: this function is only called during early init.
6585  */
6586 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6587 {
6588         enum zone_type j;
6589         int nid = pgdat->node_id;
6590
6591         pgdat_init_internals(pgdat);
6592         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6593
6594         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6595                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6596                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
6597                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6598
6599                 size = zone->spanned_pages;
6600                 freesize = zone->present_pages;
6601
6602                 /*
6603                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6604                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6605                  * and per-cpu initialisations
6606                  */
6607                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
6608                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6609                         if (freesize >= memmap_pages) {
6610                                 freesize -= memmap_pages;
6611                                 if (memmap_pages)
6612                                         printk(KERN_DEBUG
6613                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6614                                                zone_names[j], memmap_pages);
6615                         } else
6616                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6617                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6618                 }
6619
6620                 /* Account for reserved pages */
6621                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6622                         freesize -= dma_reserve;
6623                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6624                                         zone_names[0], dma_reserve);
6625                 }
6626
6627                 if (!is_highmem_idx(j))
6628                         nr_kernel_pages += freesize;
6629                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6630                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6631                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6632                 nr_all_pages += freesize;
6633
6634                 /*
6635                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6636                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6637                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6638                  */
6639                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
6640
6641                 if (!size)
6642                         continue;
6643
6644                 set_pageblock_order();
6645                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6646                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6647                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6648         }
6649 }
6650
6651 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6652 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6653 {
6654         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6655         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6656
6657         /* Skip empty nodes */
6658         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6659                 return;
6660
6661         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6662         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6663         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6664         if (!pgdat->node_mem_map) {
6665                 unsigned long size, end;
6666                 struct page *map;
6667
6668                 /*
6669                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6670                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6671                  * for the buddy allocator to function correctly.
6672                  */
6673                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6674                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6675                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6676                 map = memblock_alloc_node(size, SMP_CACHE_BYTES,
6677                                           pgdat->node_id);
6678                 if (!map)
6679                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
6680                               size, pgdat->node_id);
6681                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6682         }
6683         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6684                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
6685                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6686 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6687         /*
6688          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6689          */
6690         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6691                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6692 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6693                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6694                         mem_map -= offset;
6695 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6696         }
6697 #endif
6698 }
6699 #else
6700 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
6701 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6702
6703 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
6704 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
6705 {
6706         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
6707 }
6708 #else
6709 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
6710 #endif
6711
6712 void __init free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6713                                    unsigned long node_start_pfn,
6714                                    unsigned long *zholes_size)
6715 {
6716         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6717         unsigned long start_pfn = 0;
6718         unsigned long end_pfn = 0;
6719
6720         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6721         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6722
6723         pgdat->node_id = nid;
6724         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6725         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6726 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6727         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6728         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6729                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6730                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6731 #else
6732         start_pfn = node_start_pfn;
6733 #endif
6734         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6735                                   zones_size, zholes_size);
6736
6737         alloc_node_mem_map(pgdat);
6738         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
6739
6740         free_area_init_core(pgdat);
6741 }
6742
6743 #if !defined(CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP)
6744 /*
6745  * Zero all valid struct pages in range [spfn, epfn), return number of struct
6746  * pages zeroed
6747  */
6748 static u64 zero_pfn_range(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
6749 {
6750         unsigned long pfn;
6751         u64 pgcnt = 0;
6752
6753         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6754                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6755                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6756                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6757                         continue;
6758                 }
6759                 mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6760                 pgcnt++;
6761         }
6762
6763         return pgcnt;
6764 }
6765
6766 /*
6767  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6768  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6769  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6770  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6771  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6772  *
6773  * This function also addresses a similar issue where struct pages are left
6774  * uninitialized because the physical address range is not covered by
6775  * memblock.memory or memblock.reserved. That could happen when memblock
6776  * layout is manually configured via memmap=.
6777  */
6778 void __init zero_resv_unavail(void)
6779 {
6780         phys_addr_t start, end;
6781         u64 i, pgcnt;
6782         phys_addr_t next = 0;
6783
6784         /*
6785          * Loop through unavailable ranges not covered by memblock.memory.
6786          */
6787         pgcnt = 0;
6788         for_each_mem_range(i, &memblock.memory, NULL,
6789                         NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end, NULL) {
6790                 if (next < start)
6791                         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), PFN_UP(start));
6792                 next = end;
6793         }
6794         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), max_pfn);
6795
6796         /*
6797          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6798          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6799          */
6800         if (pgcnt)
6801                 pr_info("Zeroed struct page in unavailable ranges: %lld pages", pgcnt);
6802 }
6803 #endif /* !CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6804
6805 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6806
6807 #if MAX_NUMNODES > 1
6808 /*
6809  * Figure out the number of possible node ids.
6810  */
6811 void __init setup_nr_node_ids(void)
6812 {
6813         unsigned int highest;
6814
6815         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6816         nr_node_ids = highest + 1;
6817 }
6818 #endif
6819
6820 /**
6821  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6822  *
6823  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6824  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6825  * all the nodes.
6826  *
6827  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6828  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6829  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6830  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6831  *
6832  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6833  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6834  * populated node map.
6835  *
6836  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6837  * requirement (single node).
6838  */
6839 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6840 {
6841         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6842         unsigned long start, end, mask;
6843         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
6844         int i, nid;
6845
6846         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6847                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6848                         last_nid = nid;
6849                         last_end = end;
6850                         continue;
6851                 }
6852
6853                 /*
6854                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6855                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6856                  * too coarse to separate the current node from the last.
6857                  */
6858                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6859                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6860                         mask <<= 1;
6861
6862                 /* accumulate all internode masks */
6863                 accl_mask |= mask;
6864         }
6865
6866         /* convert mask to number of pages */
6867         return ~accl_mask + 1;
6868 }
6869
6870 /* Find the lowest pfn for a node */
6871 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6872 {
6873         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6874         unsigned long start_pfn;
6875         int i;
6876
6877         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6878                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6879
6880         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6881                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6882                 return 0;
6883         }
6884
6885         return min_pfn;
6886 }
6887
6888 /**
6889  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6890  *
6891  * Return: the minimum PFN based on information provided via
6892  * memblock_set_node().
6893  */
6894 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6895 {
6896         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6897 }
6898
6899 /*
6900  * early_calculate_totalpages()
6901  * Sum pages in active regions for movable zone.
6902  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6903  */
6904 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6905 {
6906         unsigned long totalpages = 0;
6907         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6908         int i, nid;
6909
6910         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6911                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6912
6913                 totalpages += pages;
6914                 if (pages)
6915                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6916         }
6917         return totalpages;
6918 }
6919
6920 /*
6921  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6922  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6923  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6924  * others
6925  */
6926 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6927 {
6928         int i, nid;
6929         unsigned long usable_startpfn;
6930         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6931         /* save the state before borrow the nodemask */
6932         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6933         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6934         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6935         struct memblock_region *r;
6936
6937         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6938         find_usable_zone_for_movable();
6939
6940         /*
6941          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6942          * options.
6943          */
6944         if (movable_node_is_enabled()) {
6945                 for_each_memblock(memory, r) {
6946                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6947                                 continue;
6948
6949                         nid = r->nid;
6950
6951                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6952                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6953                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6954                                 usable_startpfn;
6955                 }
6956
6957                 goto out2;
6958         }
6959
6960         /*
6961          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6962          */
6963         if (mirrored_kernelcore) {
6964                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6965
6966                 for_each_memblock(memory, r) {
6967                         if (memblock_is_mirror(r))
6968                                 continue;
6969
6970                         nid = r->nid;
6971
6972                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6973
6974                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6975                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6976                                 continue;
6977                         }
6978
6979                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6980                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6981                                 usable_startpfn;
6982                 }
6983
6984                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6985                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6986
6987                 goto out2;
6988         }
6989
6990         /*
6991          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
6992          * amount of necessary memory.
6993          */
6994         if (required_kernelcore_percent)
6995                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
6996                                        10000UL;
6997         if (required_movablecore_percent)
6998                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
6999                                         10000UL;
7000
7001         /*
7002          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7003          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7004          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7005          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7006          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7007          * what movablecore would have allowed.
7008          */
7009         if (required_movablecore) {
7010                 unsigned long corepages;
7011
7012                 /*
7013                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7014                  * was requested by the user
7015                  */
7016                 required_movablecore =
7017                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7018                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7019                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7020
7021                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7022         }
7023
7024         /*
7025          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7026          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7027          */
7028         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7029                 goto out;
7030
7031         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7032         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7033
7034 restart:
7035         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7036         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7037         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7038                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7039
7040                 /*
7041                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7042                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7043                  * amount of memory for the kernel
7044                  */
7045                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7046                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7047
7048                 /*
7049                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7050                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7051                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7052                  */
7053                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7054
7055                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7056                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7057                         unsigned long size_pages;
7058
7059                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7060                         if (start_pfn >= end_pfn)
7061                                 continue;
7062
7063                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7064                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7065                                 unsigned long kernel_pages;
7066                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7067                                                                 - start_pfn;
7068
7069                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7070                                                         kernelcore_remaining);
7071                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7072                                                         required_kernelcore);
7073
7074                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7075                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7076
7077                                         /*
7078                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7079                                          * that if we have to rebalance
7080                                          * kernelcore across nodes, we will
7081                                          * not double account here
7082                                          */
7083                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7084                                         continue;
7085                                 }
7086                                 start_pfn = usable_startpfn;
7087                         }
7088
7089                         /*
7090                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7091                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7092                          * number of pages used as kernelcore
7093                          */
7094                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7095                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7096                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7097                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7098
7099                         /*
7100                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7101                          * break if the kernelcore for this node has been
7102                          * satisfied
7103                          */
7104                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7105                                                                 size_pages);
7106                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7107                         if (!kernelcore_remaining)
7108                                 break;
7109                 }
7110         }
7111
7112         /*
7113          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7114          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7115          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7116          * satisfied
7117          */
7118         usable_nodes--;
7119         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7120                 goto restart;
7121
7122 out2:
7123         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7124         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
7125                 zone_movable_pfn[nid] =
7126                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
7127
7128 out:
7129         /* restore the node_state */
7130         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
7131 }
7132
7133 /* Any regular or high memory on that node ? */
7134 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
7135 {
7136         enum zone_type zone_type;
7137
7138         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
7139                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
7140                 if (populated_zone(zone)) {
7141                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
7142                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
7143                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
7144                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
7145                         break;
7146                 }
7147         }
7148 }
7149
7150 /**
7151  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
7152  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
7153  *
7154  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
7155  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
7156  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
7157  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
7158  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
7159  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
7160  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
7161  * at arch_max_dma_pfn.
7162  */
7163 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
7164 {
7165         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7166         int i, nid;
7167
7168         /* Record where the zone boundaries are */
7169         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
7170                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
7171         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
7172                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
7173
7174         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
7175
7176         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7177                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7178                         continue;
7179
7180                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
7181                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
7182                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
7183
7184                 start_pfn = end_pfn;
7185         }
7186
7187         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7188         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
7189         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
7190
7191         /* Print out the zone ranges */
7192         pr_info("Zone ranges:\n");
7193         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7194                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7195                         continue;
7196                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
7197                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
7198                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
7199                         pr_cont("empty\n");
7200                 else
7201                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
7202                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
7203                                         << PAGE_SHIFT,
7204                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
7205                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
7206         }
7207
7208         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7209         pr_info("Movable zone start for each node\n");
7210         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
7211                 if (zone_movable_pfn[i])
7212                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
7213                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
7214         }
7215
7216         /* Print out the early node map */
7217         pr_info("Early memory node ranges\n");
7218         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
7219                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7220                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7221                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
7222
7223         /* Initialise every node */
7224         mminit_verify_pageflags_layout();
7225         setup_nr_node_ids();
7226         zero_resv_unavail();
7227         for_each_online_node(nid) {
7228                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7229                 free_area_init_node(nid, NULL,
7230                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
7231
7232                 /* Any memory on that node */
7233                 if (pgdat->node_present_pages)
7234                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7235                 check_for_memory(pgdat, nid);
7236         }
7237 }
7238
7239 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
7240                                      unsigned long *percent)
7241 {
7242         unsigned long long coremem;
7243         char *endptr;
7244
7245         if (!p)
7246                 return -EINVAL;
7247
7248         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
7249         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
7250         if (*endptr == '%') {
7251                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
7252                 WARN_ON(coremem > 100);
7253
7254                 *percent = coremem;
7255         } else {
7256                 coremem = memparse(p, &p);
7257                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
7258                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
7259
7260                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
7261                 *percent = 0UL;
7262         }
7263         return 0;
7264 }
7265
7266 /*
7267  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7268  * cannot be reclaimed or migrated.
7269  */
7270 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
7271 {
7272         /* parse kernelcore=mirror */
7273         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
7274                 mirrored_kernelcore = true;
7275                 return 0;
7276         }
7277
7278         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
7279                                   &required_kernelcore_percent);
7280 }
7281
7282 /*
7283  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7284  * can be reclaimed or migrated.
7285  */
7286 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
7287 {
7288         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
7289                                   &required_movablecore_percent);
7290 }
7291
7292 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
7293 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
7294
7295 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
7296
7297 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
7298 {
7299         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
7300         totalram_pages_add(count);
7301 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
7302         if (PageHighMem(page))
7303                 totalhigh_pages_add(count);
7304 #endif
7305 }
7306 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
7307
7308 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
7309 {
7310         void *pos;
7311         unsigned long pages = 0;
7312
7313         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
7314         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
7315         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
7316                 struct page *page = virt_to_page(pos);
7317                 void *direct_map_addr;
7318
7319                 /*
7320                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
7321                  * because some architectures' virt_to_page()
7322                  * work with aliases.  Getting the direct map
7323                  * address ensures that we get a _writeable_
7324                  * alias for the memset().
7325                  */
7326                 direct_map_addr = page_address(page);
7327                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
7328                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
7329
7330                 free_reserved_page(page);
7331         }
7332
7333         if (pages && s)
7334                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
7335                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
7336
7337         return pages;
7338 }
7339
7340 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7341 void free_highmem_page(struct page *page)
7342 {
7343         __free_reserved_page(page);
7344         totalram_pages_inc();
7345         atomic_long_inc(&page_zone(page)->managed_pages);
7346         totalhigh_pages_inc();
7347 }
7348 #endif
7349
7350
7351 void __init mem_init_print_info(const char *str)
7352 {
7353         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
7354         unsigned long init_code_size, init_data_size;
7355
7356         physpages = get_num_physpages();
7357         codesize = _etext - _stext;
7358         datasize = _edata - _sdata;
7359         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
7360         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
7361         init_data_size = __init_end - __init_begin;
7362         init_code_size = _einittext - _sinittext;
7363
7364         /*
7365          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
7366          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
7367          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
7368          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
7369          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
7370          */
7371 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
7372         do { \
7373                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
7374                         size -= adj; \
7375         } while (0)
7376
7377         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
7378                      _sinittext, init_code_size);
7379         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
7380         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
7381         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
7382         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
7383
7384 #undef  adj_init_size
7385
7386         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
7387 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7388                 ", %luK highmem"
7389 #endif
7390                 "%s%s)\n",
7391                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7392                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
7393                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
7394                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
7395                 (physpages - totalram_pages() - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
7396                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
7397 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7398                 totalhigh_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7399 #endif
7400                 str ? ", " : "", str ? str : "");
7401 }
7402
7403 /**
7404  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
7405  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
7406  *
7407  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
7408  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
7409  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
7410  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
7411  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
7412  * smaller per-cpu batchsize.
7413  */
7414 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
7415 {
7416         dma_reserve = new_dma_reserve;
7417 }
7418
7419 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
7420 {
7421         zero_resv_unavail();
7422         free_area_init_node(0, zones_size,
7423                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
7424 }
7425
7426 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
7427 {
7428
7429         lru_add_drain_cpu(cpu);
7430         drain_pages(cpu);
7431
7432         /*
7433          * Spill the event counters of the dead processor
7434          * into the current processors event counters.
7435          * This artificially elevates the count of the current
7436          * processor.
7437          */
7438         vm_events_fold_cpu(cpu);
7439
7440         /*
7441          * Zero the differential counters of the dead processor
7442          * so that the vm statistics are consistent.
7443          *
7444          * This is only okay since the processor is dead and cannot
7445          * race with what we are doing.
7446          */
7447         cpu_vm_stats_fold(cpu);
7448         return 0;
7449 }
7450
7451 void __init page_alloc_init(void)
7452 {
7453         int ret;
7454
7455         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
7456                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
7457                                         page_alloc_cpu_dead);
7458         WARN_ON(ret < 0);
7459 }
7460
7461 /*
7462  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
7463  *      or min_free_kbytes changes.
7464  */
7465 static void calculate_totalreserve_pages(void)
7466 {
7467         struct pglist_data *pgdat;
7468         unsigned long reserve_pages = 0;
7469         enum zone_type i, j;
7470
7471         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7472
7473                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
7474
7475                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7476                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7477                         long max = 0;
7478                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7479
7480                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
7481                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7482                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
7483                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
7484                         }
7485
7486                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
7487                         max += high_wmark_pages(zone);
7488
7489                         if (max > managed_pages)
7490                                 max = managed_pages;
7491
7492                         pgdat->totalreserve_pages += max;
7493
7494                         reserve_pages += max;
7495                 }
7496         }
7497         totalreserve_pages = reserve_pages;
7498 }
7499
7500 /*
7501  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
7502  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
7503  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
7504  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
7505  */
7506 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
7507 {
7508         struct pglist_data *pgdat;
7509         enum zone_type j, idx;
7510
7511         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7512                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7513                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7514                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7515
7516                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7517
7518                         idx = j;
7519                         while (idx) {
7520                                 struct zone *lower_zone;
7521
7522                                 idx--;
7523                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
7524
7525                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1) {
7526                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 0;
7527                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7528                                 } else {
7529                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] =
7530                                                 managed_pages / sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
7531                                 }
7532                                 managed_pages += zone_managed_pages(lower_zone);
7533                         }
7534                 }
7535         }
7536
7537         /* update totalreserve_pages */
7538         calculate_totalreserve_pages();
7539 }
7540
7541 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
7542 {
7543         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
7544         unsigned long lowmem_pages = 0;
7545         struct zone *zone;
7546         unsigned long flags;
7547
7548         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
7549         for_each_zone(zone) {
7550                 if (!is_highmem(zone))
7551                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
7552         }
7553
7554         for_each_zone(zone) {
7555                 u64 tmp;
7556
7557                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7558                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
7559                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7560                 if (is_highmem(zone)) {
7561                         /*
7562                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7563                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7564                          * value here.
7565                          *
7566                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7567                          * deltas control async page reclaim, and so should
7568                          * not be capped for highmem.
7569                          */
7570                         unsigned long min_pages;
7571
7572                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
7573                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7574                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7575                 } else {
7576                         /*
7577                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7578                          * proportionate to the zone's size.
7579                          */
7580                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7581                 }
7582
7583                 /*
7584                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7585                  * scale factor in proportion to available memory, but
7586                  * ensure a minimum size on small systems.
7587                  */
7588                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7589                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
7590                                       watermark_scale_factor, 10000));
7591
7592                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7593                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7594                 zone->watermark_boost = 0;
7595
7596                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7597         }
7598
7599         /* update totalreserve_pages */
7600         calculate_totalreserve_pages();
7601 }
7602
7603 /**
7604  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7605  * or when memory is hot-{added|removed}
7606  *
7607  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7608  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7609  */
7610 void setup_per_zone_wmarks(void)
7611 {
7612         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7613
7614         spin_lock(&lock);
7615         __setup_per_zone_wmarks();
7616         spin_unlock(&lock);
7617 }
7618
7619 /*
7620  * Initialise min_free_kbytes.
7621  *
7622  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7623  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7624  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7625  *
7626  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7627  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7628  *
7629  * which yields
7630  *
7631  * 16MB:        512k
7632  * 32MB:        724k
7633  * 64MB:        1024k
7634  * 128MB:       1448k
7635  * 256MB:       2048k
7636  * 512MB:       2896k
7637  * 1024MB:      4096k
7638  * 2048MB:      5792k
7639  * 4096MB:      8192k
7640  * 8192MB:      11584k
7641  * 16384MB:     16384k
7642  */
7643 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7644 {
7645         unsigned long lowmem_kbytes;
7646         int new_min_free_kbytes;
7647
7648         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7649         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7650
7651         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7652                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7653                 if (min_free_kbytes < 128)
7654                         min_free_kbytes = 128;
7655                 if (min_free_kbytes > 65536)
7656                         min_free_kbytes = 65536;
7657         } else {
7658                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7659                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7660         }
7661         setup_per_zone_wmarks();
7662         refresh_zone_stat_thresholds();
7663         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7664
7665 #ifdef CONFIG_NUMA
7666         setup_min_unmapped_ratio();
7667         setup_min_slab_ratio();
7668 #endif
7669
7670         return 0;
7671 }
7672 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7673
7674 /*
7675  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7676  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7677  *      changes.
7678  */
7679 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7680         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7681 {
7682         int rc;
7683
7684         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7685         if (rc)
7686                 return rc;
7687
7688         if (write) {
7689                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7690                 setup_per_zone_wmarks();
7691         }
7692         return 0;
7693 }
7694
7695 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7696         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7697 {
7698         int rc;
7699
7700         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7701         if (rc)
7702                 return rc;
7703
7704         return 0;
7705 }
7706
7707 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7708         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7709 {
7710         int rc;
7711
7712         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7713         if (rc)
7714                 return rc;
7715
7716         if (write)
7717                 setup_per_zone_wmarks();
7718
7719         return 0;
7720 }
7721
7722 #ifdef CONFIG_NUMA
7723 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7724 {
7725         pg_data_t *pgdat;
7726         struct zone *zone;
7727
7728         for_each_online_pgdat(pgdat)
7729                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7730
7731         for_each_zone(zone)
7732                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7733                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7734 }
7735
7736
7737 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7738         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7739 {
7740         int rc;
7741
7742         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7743         if (rc)
7744                 return rc;
7745
7746         setup_min_unmapped_ratio();
7747
7748         return 0;
7749 }
7750
7751 static void setup_min_slab_ratio(void)
7752 {
7753         pg_data_t *pgdat;
7754         struct zone *zone;
7755
7756         for_each_online_pgdat(pgdat)
7757                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7758
7759         for_each_zone(zone)
7760                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7761                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7762 }
7763
7764 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7765         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7766 {
7767         int rc;
7768
7769         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7770         if (rc)
7771                 return rc;
7772
7773         setup_min_slab_ratio();
7774
7775         return 0;
7776 }
7777 #endif
7778
7779 /*
7780  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7781  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7782  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7783  *
7784  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7785  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7786  * if in function of the boot time zone sizes.
7787  */
7788 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7789         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7790 {
7791         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7792         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7793         return 0;
7794 }
7795
7796 /*
7797  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7798  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7799  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7800  */
7801 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7802         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7803 {
7804         struct zone *zone;
7805         int old_percpu_pagelist_fraction;
7806         int ret;
7807
7808         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7809         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7810
7811         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7812         if (!write || ret < 0)
7813                 goto out;
7814
7815         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7816         if (percpu_pagelist_fraction &&
7817             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7818                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7819                 ret = -EINVAL;
7820                 goto out;
7821         }
7822
7823         /* No change? */
7824         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7825                 goto out;
7826
7827         for_each_populated_zone(zone) {
7828                 unsigned int cpu;
7829
7830                 for_each_possible_cpu(cpu)
7831                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7832                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7833         }
7834 out:
7835         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7836         return ret;
7837 }
7838
7839 #ifdef CONFIG_NUMA
7840 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7841
7842 static int __init set_hashdist(char *str)
7843 {
7844         if (!str)
7845                 return 0;
7846         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7847         return 1;
7848 }
7849 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7850 #endif
7851
7852 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7853 /*
7854  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7855  * is not known to alloc_large_system_hash().
7856  */
7857 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7858 {
7859         return 0;
7860 }
7861 #endif
7862
7863 /*
7864  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7865  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7866  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7867  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7868  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7869  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7870  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7871  */
7872 #if __BITS_PER_LONG > 32
7873 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7874 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7875 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7876 #endif
7877
7878 /*
7879  * allocate a large system hash table from bootmem
7880  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7881  *   quantity of entries
7882  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7883  */
7884 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7885                                      unsigned long bucketsize,
7886                                      unsigned long numentries,
7887                                      int scale,
7888                                      int flags,
7889                                      unsigned int *_hash_shift,
7890                                      unsigned int *_hash_mask,
7891                                      unsigned long low_limit,
7892                                      unsigned long high_limit)
7893 {
7894         unsigned long long max = high_limit;
7895         unsigned long log2qty, size;
7896         void *table = NULL;
7897         gfp_t gfp_flags;
7898
7899         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7900         if (!numentries) {
7901                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7902                 numentries = nr_kernel_pages;
7903                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7904
7905                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7906                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7907                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7908
7909 #if __BITS_PER_LONG > 32
7910                 if (!high_limit) {
7911                         unsigned long adapt;
7912
7913                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7914                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7915                                 scale++;
7916                 }
7917 #endif
7918
7919                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7920                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7921                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7922                 else
7923                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7924
7925                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7926                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7927                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7928                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7929                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7930                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7931                                 BUG_ON(!numentries);
7932                         }
7933                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7934                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7935         }
7936         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7937
7938         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7939         if (max == 0) {
7940                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7941                 do_div(max, bucketsize);
7942         }
7943         max = min(max, 0x80000000ULL);
7944
7945         if (numentries < low_limit)
7946                 numentries = low_limit;
7947         if (numentries > max)
7948                 numentries = max;
7949
7950         log2qty = ilog2(numentries);
7951
7952         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7953         do {
7954                 size = bucketsize << log2qty;
7955                 if (flags & HASH_EARLY) {
7956                         if (flags & HASH_ZERO)
7957                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
7958                         else
7959                                 table = memblock_alloc_raw(size,
7960                                                            SMP_CACHE_BYTES);
7961                 } else if (hashdist) {
7962                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7963                 } else {
7964                         /*
7965                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7966                          * some pages at the end of hash table which
7967                          * alloc_pages_exact() automatically does
7968                          */
7969                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7970                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7971                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7972                         }
7973                 }
7974         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7975
7976         if (!table)
7977                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7978
7979         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7980                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7981
7982         if (_hash_shift)
7983                 *_hash_shift = log2qty;
7984         if (_hash_mask)
7985                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7986
7987         return table;
7988 }
7989
7990 /*
7991  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7992  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7993  *
7994  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7995  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7996  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7997  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7998  */
7999 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
8000                          int migratetype, int flags)
8001 {
8002         unsigned long found;
8003         unsigned long iter = 0;
8004         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8005         const char *reason = "unmovable page";
8006
8007         /*
8008          * TODO we could make this much more efficient by not checking every
8009          * page in the range if we know all of them are in MOVABLE_ZONE and
8010          * that the movable zone guarantees that pages are migratable but
8011          * the later is not the case right now unfortunatelly. E.g. movablecore
8012          * can still lead to having bootmem allocations in zone_movable.
8013          */
8014
8015         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8016                 /*
8017                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8018                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8019                  * so consider them movable here.
8020                  */
8021                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8022                         return false;
8023
8024                 reason = "CMA page";
8025                 goto unmovable;
8026         }
8027
8028         for (found = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
8029                 unsigned long check = pfn + iter;
8030
8031                 if (!pfn_valid_within(check))
8032                         continue;
8033
8034                 page = pfn_to_page(check);
8035
8036                 if (PageReserved(page))
8037                         goto unmovable;
8038
8039                 /*
8040                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8041                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8042                  * is movable.
8043                  */
8044                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8045                         continue;
8046
8047                 /*
8048                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
8049                  * We need not scan over tail pages because we don't
8050                  * handle each tail page individually in migration.
8051                  */
8052                 if (PageHuge(page)) {
8053                         struct page *head = compound_head(page);
8054                         unsigned int skip_pages;
8055
8056                         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
8057                                 goto unmovable;
8058
8059                         skip_pages = (1 << compound_order(head)) - (page - head);
8060                         iter += skip_pages - 1;
8061                         continue;
8062                 }
8063
8064                 /*
8065                  * We can't use page_count without pin a page
8066                  * because another CPU can free compound page.
8067                  * This check already skips compound tails of THP
8068                  * because their page->_refcount is zero at all time.
8069                  */
8070                 if (!page_ref_count(page)) {
8071                         if (PageBuddy(page))
8072                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
8073                         continue;
8074                 }
8075
8076                 /*
8077                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8078                  * page_count() is not 0.
8079                  */
8080                 if ((flags & SKIP_HWPOISON) && PageHWPoison(page))
8081                         continue;
8082
8083                 if (__PageMovable(page))
8084                         continue;
8085
8086                 if (!PageLRU(page))
8087                         found++;
8088                 /*
8089                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
8090                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
8091                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
8092                  */
8093                 /*
8094                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
8095                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
8096                  *
8097                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
8098                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
8099                  * page at boot.
8100                  */
8101                 if (found > count)
8102                         goto unmovable;
8103         }
8104         return false;
8105 unmovable:
8106         WARN_ON_ONCE(zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE);
8107         if (flags & REPORT_FAILURE)
8108                 dump_page(pfn_to_page(pfn + iter), reason);
8109         return true;
8110 }
8111
8112 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
8113 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
8114 {
8115         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8116                              pageblock_nr_pages) - 1);
8117 }
8118
8119 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
8120 {
8121         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8122                                 pageblock_nr_pages));
8123 }
8124
8125 /* [start, end) must belong to a single zone. */
8126 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
8127                                         unsigned long start, unsigned long end)
8128 {
8129         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
8130         unsigned long nr_reclaimed;
8131         unsigned long pfn = start;
8132         unsigned int tries = 0;
8133         int ret = 0;
8134
8135         migrate_prep();
8136
8137         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
8138                 if (fatal_signal_pending(current)) {
8139                         ret = -EINTR;
8140                         break;
8141                 }
8142
8143                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
8144                         cc->nr_migratepages = 0;
8145                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
8146                         if (!pfn) {
8147                                 ret = -EINTR;
8148                                 break;
8149                         }
8150                         tries = 0;
8151                 } else if (++tries == 5) {
8152                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
8153                         break;
8154                 }
8155
8156                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
8157                                                         &cc->migratepages);
8158                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
8159
8160                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
8161                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE);
8162         }
8163         if (ret < 0) {
8164                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
8165                 return ret;
8166         }
8167         return 0;
8168 }
8169
8170 /**
8171  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
8172  * @start:      start PFN to allocate
8173  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
8174  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
8175  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
8176  *                      in range must have the same migratetype and it must
8177  *                      be either of the two.
8178  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
8179  *
8180  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
8181  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
8182  *
8183  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
8184  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
8185  * be modified by others.
8186  *
8187  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
8188  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
8189  * need to be freed with free_contig_range().
8190  */
8191 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
8192                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
8193 {
8194         unsigned long outer_start, outer_end;
8195         unsigned int order;
8196         int ret = 0;
8197
8198         struct compact_control cc = {
8199                 .nr_migratepages = 0,
8200                 .order = -1,
8201                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
8202                 .mode = MIGRATE_SYNC,
8203                 .ignore_skip_hint = true,
8204                 .no_set_skip_hint = true,
8205                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
8206         };
8207         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
8208
8209         /*
8210          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
8211          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
8212          * have different sizes, and due to the way page allocator
8213          * work, we align the range to biggest of the two pages so
8214          * that page allocator won't try to merge buddies from
8215          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
8216          * other migration type.
8217          *
8218          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
8219          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
8220          * we are interested in).  This will put all the pages in
8221          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
8222          *
8223          * When this is done, we take the pages in range from page
8224          * allocator removing them from the buddy system.  This way
8225          * page allocator will never consider using them.
8226          *
8227          * This lets us mark the pageblocks back as
8228          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
8229          * aligned range but not in the unaligned, original range are
8230          * put back to page allocator so that buddy can use them.
8231          */
8232
8233         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8234                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
8235         if (ret < 0)
8236                 return ret;
8237
8238         /*
8239          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
8240          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
8241          * which will report the busy page.
8242          *
8243          * It is possible that busy pages could become available before
8244          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
8245          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
8246          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
8247          */
8248         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
8249         if (ret && ret != -EBUSY)
8250                 goto done;
8251         ret =0;
8252
8253         /*
8254          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
8255          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
8256          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
8257          * What we are going to do is to allocate all pages from
8258          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
8259          *
8260          * The only problem is that pages at the beginning and at the
8261          * end of interesting range may be not aligned with pages that
8262          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
8263          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
8264          * once this is done free the pages we are not interested in.
8265          *
8266          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
8267          * isolated thus they won't get removed from buddy.
8268          */
8269
8270         lru_add_drain_all();
8271
8272         order = 0;
8273         outer_start = start;
8274         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
8275                 if (++order >= MAX_ORDER) {
8276                         outer_start = start;
8277                         break;
8278                 }
8279                 outer_start &= ~0UL << order;
8280         }
8281
8282         if (outer_start != start) {
8283                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
8284
8285                 /*
8286                  * outer_start page could be small order buddy page and
8287                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
8288                  * in this case to report failed page properly
8289                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
8290                  */
8291                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
8292                         outer_start = start;
8293         }
8294
8295         /* Make sure the range is really isolated. */
8296         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
8297                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
8298                         __func__, outer_start, end);
8299                 ret = -EBUSY;
8300                 goto done;
8301         }
8302
8303         /* Grab isolated pages from freelists. */
8304         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
8305         if (!outer_end) {
8306                 ret = -EBUSY;
8307                 goto done;
8308         }
8309
8310         /* Free head and tail (if any) */
8311         if (start != outer_start)
8312                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
8313         if (end != outer_end)
8314                 free_contig_range(end, outer_end - end);
8315
8316 done:
8317         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8318                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
8319         return ret;
8320 }
8321 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
8322
8323 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned int nr_pages)
8324 {
8325         unsigned int count = 0;
8326
8327         for (; nr_pages--; pfn++) {
8328                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
8329
8330                 count += page_count(page) != 1;
8331                 __free_page(page);
8332         }
8333         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
8334 }
8335
8336 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
8337 /*
8338  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
8339  * page high values need to be recalulated.
8340  */
8341 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
8342 {
8343         unsigned cpu;
8344         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8345         for_each_possible_cpu(cpu)
8346                 pageset_set_high_and_batch(zone,
8347                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
8348         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8349 }
8350 #endif
8351
8352 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
8353 {
8354         unsigned long flags;
8355         int cpu;
8356         struct per_cpu_pageset *pset;
8357
8358         /* avoid races with drain_pages()  */
8359         local_irq_save(flags);
8360         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
8361                 for_each_online_cpu(cpu) {
8362                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
8363                         drain_zonestat(zone, pset);
8364                 }
8365                 free_percpu(zone->pageset);
8366                 zone->pageset = &boot_pageset;
8367         }
8368         local_irq_restore(flags);
8369 }
8370
8371 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
8372 /*
8373  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
8374  * before calling this.
8375  */
8376 void
8377 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
8378 {
8379         struct page *page;
8380         struct zone *zone;
8381         unsigned int order, i;
8382         unsigned long pfn;
8383         unsigned long flags;
8384         /* find the first valid pfn */
8385         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
8386                 if (pfn_valid(pfn))
8387                         break;
8388         if (pfn == end_pfn)
8389                 return;
8390         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
8391         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
8392         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8393         pfn = start_pfn;
8394         while (pfn < end_pfn) {
8395                 if (!pfn_valid(pfn)) {
8396                         pfn++;
8397                         continue;
8398                 }
8399                 page = pfn_to_page(pfn);
8400                 /*
8401                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8402                  * page_count() is not 0.
8403                  */
8404                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
8405                         pfn++;
8406                         SetPageReserved(page);
8407                         continue;
8408                 }
8409
8410                 BUG_ON(page_count(page));
8411                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
8412                 order = page_order(page);
8413 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
8414                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
8415                         pfn, 1 << order, end_pfn);
8416 #endif
8417                 list_del(&page->lru);
8418                 rmv_page_order(page);
8419                 zone->free_area[order].nr_free--;
8420                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
8421                         SetPageReserved((page+i));
8422                 pfn += (1 << order);
8423         }
8424         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8425 }
8426 #endif
8427
8428 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
8429 {
8430         struct zone *zone = page_zone(page);
8431         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8432         unsigned long flags;
8433         unsigned int order;
8434
8435         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8436         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8437                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8438
8439                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
8440                         break;
8441         }
8442         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8443
8444         return order < MAX_ORDER;
8445 }
8446
8447 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
8448 /*
8449  * Set PG_hwpoison flag if a given page is confirmed to be a free page.  This
8450  * test is performed under the zone lock to prevent a race against page
8451  * allocation.
8452  */
8453 bool set_hwpoison_free_buddy_page(struct page *page)
8454 {
8455         struct zone *zone = page_zone(page);
8456         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8457         unsigned long flags;
8458         unsigned int order;
8459         bool hwpoisoned = false;
8460
8461         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8462         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8463                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8464
8465                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order) {
8466                         if (!TestSetPageHWPoison(page))
8467                                 hwpoisoned = true;
8468                         break;
8469                 }
8470         }
8471         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8472
8473         return hwpoisoned;
8474 }
8475 #endif