mm/hmm: add ARCH_HAS_HMM_MIRROR ARCH_HAS_HMM_DEVICE Kconfig
[linux-2.6-block.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 /*
1631  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1632  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1633  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1634  * return false indicating there are no valid ranges left.
1635  */
1636 static bool __init
1637 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1638                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1639                                     unsigned long first_init_pfn)
1640 {
1641         u64 j;
1642
1643         /*
1644          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
1645          * already been initialized. We don't need to do anything with them
1646          * so we just need to flush them out of the system.
1647          */
1648         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
1649                 if (*epfn <= first_init_pfn)
1650                         continue;
1651                 if (*spfn < first_init_pfn)
1652                         *spfn = first_init_pfn;
1653                 *i = j;
1654                 return true;
1655         }
1656
1657         return false;
1658 }
1659
1660 /*
1661  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1662  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
1663  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1664  * page in __free_one_page()).
1665  *
1666  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
1667  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
1668  * any issues with the buddy page computation.
1669  */
1670 static unsigned long __init
1671 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
1672                        unsigned long *end_pfn)
1673 {
1674         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
1675         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
1676         unsigned long nr_pages = 0;
1677         u64 j = *i;
1678
1679         /* First we loop through and initialize the page values */
1680         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
1681                 unsigned long t;
1682
1683                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
1684                         break;
1685
1686                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
1687                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
1688
1689                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
1690                         *start_pfn = mo_pfn;
1691                         break;
1692                 }
1693         }
1694
1695         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
1696         swap(j, *i);
1697
1698         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
1699                 unsigned long t;
1700
1701                 if (mo_pfn <= spfn)
1702                         break;
1703
1704                 t = min(mo_pfn, epfn);
1705                 deferred_free_pages(spfn, t);
1706
1707                 if (mo_pfn <= epfn)
1708                         break;
1709         }
1710
1711         return nr_pages;
1712 }
1713
1714 /* Initialise remaining memory on a node */
1715 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1716 {
1717         pg_data_t *pgdat = data;
1718         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1719         unsigned long spfn = 0, epfn = 0, nr_pages = 0;
1720         unsigned long first_init_pfn, flags;
1721         unsigned long start = jiffies;
1722         struct zone *zone;
1723         int zid;
1724         u64 i;
1725
1726         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1727         if (!cpumask_empty(cpumask))
1728                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1729
1730         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1731         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1732         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1733                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1734                 pgdat_init_report_one_done();
1735                 return 0;
1736         }
1737
1738         /* Sanity check boundaries */
1739         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1740         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1741         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1742
1743         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1744         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1745                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1746                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1747                         break;
1748         }
1749
1750         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
1751         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
1752                                                  first_init_pfn))
1753                 goto zone_empty;
1754
1755         /*
1756          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
1757          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
1758          * allocator.
1759          */
1760         while (spfn < epfn)
1761                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
1762 zone_empty:
1763         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1764
1765         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1766         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1767
1768         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n",
1769                 pgdat->node_id, nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1770
1771         pgdat_init_report_one_done();
1772         return 0;
1773 }
1774
1775 /*
1776  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
1777  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
1778  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
1779  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
1780  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
1781  *
1782  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
1783  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
1784  * enough pages to satisfy the allocation.
1785  *
1786  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
1787  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
1788  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
1789  */
1790 static noinline bool __init
1791 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1792 {
1793         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
1794         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
1795         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1796         unsigned long spfn, epfn, flags;
1797         unsigned long nr_pages = 0;
1798         u64 i;
1799
1800         /* Only the last zone may have deferred pages */
1801         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
1802                 return false;
1803
1804         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1805
1806         /*
1807          * If deferred pages have been initialized while we were waiting for
1808          * the lock, return true, as the zone was grown.  The caller will retry
1809          * this zone.  We won't return to this function since the caller also
1810          * has this static branch.
1811          */
1812         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
1813                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1814                 return true;
1815         }
1816
1817         /*
1818          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
1819          * true, as there might be enough pages already.
1820          */
1821         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
1822                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1823                 return true;
1824         }
1825
1826         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
1827         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
1828                                                  first_deferred_pfn)) {
1829                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1830                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1831                 return true;
1832         }
1833
1834         /*
1835          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
1836          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
1837          * allocator.
1838          */
1839         while (spfn < epfn) {
1840                 /* update our first deferred PFN for this section */
1841                 first_deferred_pfn = spfn;
1842
1843                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
1844
1845                 /* We should only stop along section boundaries */
1846                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
1847                         continue;
1848
1849                 /* If our quota has been met we can stop here */
1850                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
1851                         break;
1852         }
1853
1854         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
1855         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1856
1857         return nr_pages > 0;
1858 }
1859
1860 /*
1861  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
1862  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
1863  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
1864  * and to ensure that the function body gets unloaded.
1865  */
1866 static bool __ref
1867 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1868 {
1869         return deferred_grow_zone(zone, order);
1870 }
1871
1872 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1873
1874 void __init page_alloc_init_late(void)
1875 {
1876         struct zone *zone;
1877
1878 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1879         int nid;
1880
1881         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1882         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1883         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1884                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1885         }
1886
1887         /* Block until all are initialised */
1888         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1889
1890         /*
1891          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
1892          * on-demand struct page initialization.
1893          */
1894         static_branch_disable(&deferred_pages);
1895
1896         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1897         files_maxfiles_init();
1898 #endif
1899 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1900         /* Discard memblock private memory */
1901         memblock_discard();
1902 #endif
1903
1904         for_each_populated_zone(zone)
1905                 set_zone_contiguous(zone);
1906 }
1907
1908 #ifdef CONFIG_CMA
1909 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1910 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1911 {
1912         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1913         struct page *p = page;
1914
1915         do {
1916                 __ClearPageReserved(p);
1917                 set_page_count(p, 0);
1918         } while (++p, --i);
1919
1920         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1921
1922         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1923                 i = pageblock_nr_pages;
1924                 p = page;
1925                 do {
1926                         set_page_refcounted(p);
1927                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1928                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1929                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1930         } else {
1931                 set_page_refcounted(page);
1932                 __free_pages(page, pageblock_order);
1933         }
1934
1935         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1936 }
1937 #endif
1938
1939 /*
1940  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1941  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1942  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1943  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1944  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1945  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1946  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1947  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1948  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1949  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1950  *
1951  * -- nyc
1952  */
1953 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1954         int low, int high, struct free_area *area,
1955         int migratetype)
1956 {
1957         unsigned long size = 1 << high;
1958
1959         while (high > low) {
1960                 area--;
1961                 high--;
1962                 size >>= 1;
1963                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1964
1965                 /*
1966                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1967                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1968                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1969                  * pages will stay not present in virtual address space
1970                  */
1971                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1972                         continue;
1973
1974                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1975                 area->nr_free++;
1976                 set_page_order(&page[size], high);
1977         }
1978 }
1979
1980 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1981 {
1982         const char *bad_reason = NULL;
1983         unsigned long bad_flags = 0;
1984
1985         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1986                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1987         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1988                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1989         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1990                 bad_reason = "nonzero _count";
1991         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1992                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1993                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1994                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1995                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1996                 return;
1997         }
1998         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1999                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
2000                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
2001         }
2002 #ifdef CONFIG_MEMCG
2003         if (unlikely(page->mem_cgroup))
2004                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
2005 #endif
2006         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
2007 }
2008
2009 /*
2010  * This page is about to be returned from the page allocator
2011  */
2012 static inline int check_new_page(struct page *page)
2013 {
2014         if (likely(page_expected_state(page,
2015                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2016                 return 0;
2017
2018         check_new_page_bad(page);
2019         return 1;
2020 }
2021
2022 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
2023 {
2024         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
2025                 page_poisoning_enabled();
2026 }
2027
2028 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
2029 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
2030 {
2031         return false;
2032 }
2033
2034 static bool check_new_pcp(struct page *page)
2035 {
2036         return check_new_page(page);
2037 }
2038 #else
2039 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
2040 {
2041         return check_new_page(page);
2042 }
2043 static bool check_new_pcp(struct page *page)
2044 {
2045         return false;
2046 }
2047 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
2048
2049 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2050 {
2051         int i;
2052         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2053                 struct page *p = page + i;
2054
2055                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2056                         return true;
2057         }
2058
2059         return false;
2060 }
2061
2062 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2063                                 gfp_t gfp_flags)
2064 {
2065         set_page_private(page, 0);
2066         set_page_refcounted(page);
2067
2068         arch_alloc_page(page, order);
2069         if (debug_pagealloc_enabled())
2070                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
2071         kasan_alloc_pages(page, order);
2072         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
2073         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2074 }
2075
2076 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2077                                                         unsigned int alloc_flags)
2078 {
2079         int i;
2080
2081         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2082
2083         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
2084                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
2085                         clear_highpage(page + i);
2086
2087         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2088                 prep_compound_page(page, order);
2089
2090         /*
2091          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2092          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2093          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2094          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2095          */
2096         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2097                 set_page_pfmemalloc(page);
2098         else
2099                 clear_page_pfmemalloc(page);
2100 }
2101
2102 /*
2103  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2104  * the smallest available page from the freelists
2105  */
2106 static __always_inline
2107 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2108                                                 int migratetype)
2109 {
2110         unsigned int current_order;
2111         struct free_area *area;
2112         struct page *page;
2113
2114         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2115         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2116                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2117                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
2118                                                         struct page, lru);
2119                 if (!page)
2120                         continue;
2121                 list_del(&page->lru);
2122                 rmv_page_order(page);
2123                 area->nr_free--;
2124                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
2125                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2126                 return page;
2127         }
2128
2129         return NULL;
2130 }
2131
2132
2133 /*
2134  * This array describes the order lists are fallen back to when
2135  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2136  */
2137 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
2138         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2139         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2140         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2141 #ifdef CONFIG_CMA
2142         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2143 #endif
2144 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2145         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2146 #endif
2147 };
2148
2149 #ifdef CONFIG_CMA
2150 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2151                                         unsigned int order)
2152 {
2153         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2154 }
2155 #else
2156 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2157                                         unsigned int order) { return NULL; }
2158 #endif
2159
2160 /*
2161  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
2162  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2163  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2164  */
2165 static int move_freepages(struct zone *zone,
2166                           struct page *start_page, struct page *end_page,
2167                           int migratetype, int *num_movable)
2168 {
2169         struct page *page;
2170         unsigned int order;
2171         int pages_moved = 0;
2172
2173 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
2174         /*
2175          * page_zone is not safe to call in this context when
2176          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
2177          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
2178          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
2179          * grouping pages by mobility
2180          */
2181         VM_BUG_ON(pfn_valid(page_to_pfn(start_page)) &&
2182                   pfn_valid(page_to_pfn(end_page)) &&
2183                   page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
2184 #endif
2185         for (page = start_page; page <= end_page;) {
2186                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
2187                         page++;
2188                         continue;
2189                 }
2190
2191                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2192                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2193
2194                 if (!PageBuddy(page)) {
2195                         /*
2196                          * We assume that pages that could be isolated for
2197                          * migration are movable. But we don't actually try
2198                          * isolating, as that would be expensive.
2199                          */
2200                         if (num_movable &&
2201                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2202                                 (*num_movable)++;
2203
2204                         page++;
2205                         continue;
2206                 }
2207
2208                 order = page_order(page);
2209                 list_move(&page->lru,
2210                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
2211                 page += 1 << order;
2212                 pages_moved += 1 << order;
2213         }
2214
2215         return pages_moved;
2216 }
2217
2218 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2219                                 int migratetype, int *num_movable)
2220 {
2221         unsigned long start_pfn, end_pfn;
2222         struct page *start_page, *end_page;
2223
2224         if (num_movable)
2225                 *num_movable = 0;
2226
2227         start_pfn = page_to_pfn(page);
2228         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
2229         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
2230         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
2231         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2232
2233         /* Do not cross zone boundaries */
2234         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2235                 start_page = page;
2236         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2237                 return 0;
2238
2239         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
2240                                                                 num_movable);
2241 }
2242
2243 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2244                                         int start_order, int migratetype)
2245 {
2246         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2247
2248         while (nr_pageblocks--) {
2249                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2250                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2251         }
2252 }
2253
2254 /*
2255  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2256  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2257  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2258  *
2259  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2260  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2261  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2262  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2263  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2264  * pageblocks.
2265  */
2266 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2267 {
2268         /*
2269          * Leaving this order check is intended, although there is
2270          * relaxed order check in next check. The reason is that
2271          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2272          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2273          * so could be changed anytime.
2274          */
2275         if (order >= pageblock_order)
2276                 return true;
2277
2278         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2279                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2280                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2281                 page_group_by_mobility_disabled)
2282                 return true;
2283
2284         return false;
2285 }
2286
2287 static inline void boost_watermark(struct zone *zone)
2288 {
2289         unsigned long max_boost;
2290
2291         if (!watermark_boost_factor)
2292                 return;
2293
2294         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2295                         watermark_boost_factor, 10000);
2296
2297         /*
2298          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2299          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2300          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2301          * allocations that early means that reclaim is not going
2302          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2303          * boosted watermark resulting in a hang.
2304          */
2305         if (!max_boost)
2306                 return;
2307
2308         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2309
2310         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2311                 max_boost);
2312 }
2313
2314 /*
2315  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2316  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2317  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2318  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2319  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2320  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2321  */
2322 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2323                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2324 {
2325         unsigned int current_order = page_order(page);
2326         struct free_area *area;
2327         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2328         int old_block_type;
2329
2330         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2331
2332         /*
2333          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2334          * highatomic accounting.
2335          */
2336         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2337                 goto single_page;
2338
2339         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2340         if (current_order >= pageblock_order) {
2341                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2342                 goto single_page;
2343         }
2344
2345         /*
2346          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2347          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2348          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2349          */
2350         boost_watermark(zone);
2351         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
2352                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2353
2354         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2355         if (!whole_block)
2356                 goto single_page;
2357
2358         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2359                                                 &movable_pages);
2360         /*
2361          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2362          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2363          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2364          */
2365         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2366                 alike_pages = movable_pages;
2367         } else {
2368                 /*
2369                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2370                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2371                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2372                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2373                  * exact migratetype of non-movable pages.
2374                  */
2375                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2376                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2377                                                 - (free_pages + movable_pages);
2378                 else
2379                         alike_pages = 0;
2380         }
2381
2382         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2383         if (!free_pages)
2384                 goto single_page;
2385
2386         /*
2387          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2388          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2389          */
2390         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2391                         page_group_by_mobility_disabled)
2392                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2393
2394         return;
2395
2396 single_page:
2397         area = &zone->free_area[current_order];
2398         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2399 }
2400
2401 /*
2402  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2403  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2404  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2405  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2406  */
2407 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2408                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2409 {
2410         int i;
2411         int fallback_mt;
2412
2413         if (area->nr_free == 0)
2414                 return -1;
2415
2416         *can_steal = false;
2417         for (i = 0;; i++) {
2418                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2419                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2420                         break;
2421
2422                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2423                         continue;
2424
2425                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2426                         *can_steal = true;
2427
2428                 if (!only_stealable)
2429                         return fallback_mt;
2430
2431                 if (*can_steal)
2432                         return fallback_mt;
2433         }
2434
2435         return -1;
2436 }
2437
2438 /*
2439  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2440  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2441  */
2442 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2443                                 unsigned int alloc_order)
2444 {
2445         int mt;
2446         unsigned long max_managed, flags;
2447
2448         /*
2449          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2450          * Check is race-prone but harmless.
2451          */
2452         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2453         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2454                 return;
2455
2456         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2457
2458         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2459         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2460                 goto out_unlock;
2461
2462         /* Yoink! */
2463         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2464         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2465             && !is_migrate_cma(mt)) {
2466                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2467                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2468                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2469         }
2470
2471 out_unlock:
2472         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2473 }
2474
2475 /*
2476  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2477  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2478  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2479  * to recover from than an OOM.
2480  *
2481  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2482  * pageblock is exhausted.
2483  */
2484 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2485                                                 bool force)
2486 {
2487         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2488         unsigned long flags;
2489         struct zoneref *z;
2490         struct zone *zone;
2491         struct page *page;
2492         int order;
2493         bool ret;
2494
2495         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2496                                                                 ac->nodemask) {
2497                 /*
2498                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2499                  * is really high.
2500                  */
2501                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2502                                         pageblock_nr_pages)
2503                         continue;
2504
2505                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2506                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2507                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2508
2509                         page = list_first_entry_or_null(
2510                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2511                                         struct page, lru);
2512                         if (!page)
2513                                 continue;
2514
2515                         /*
2516                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2517                          * we can counter several free pages in a pageblock
2518                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2519                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2520                          * adjust the count once.
2521                          */
2522                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2523                                 /*
2524                                  * It should never happen but changes to
2525                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2526                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2527                                  * while unreserving so be safe and watch for
2528                                  * underflows.
2529                                  */
2530                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2531                                                 pageblock_nr_pages,
2532                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2533                         }
2534
2535                         /*
2536                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2537                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2538                          * is doing the work and needs the pages. More
2539                          * importantly, if the block was always converted to
2540                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2541                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2542                          * may increase.
2543                          */
2544                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2545                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2546                                                                         NULL);
2547                         if (ret) {
2548                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2549                                 return ret;
2550                         }
2551                 }
2552                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2553         }
2554
2555         return false;
2556 }
2557
2558 /*
2559  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2560  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2561  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2562  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2563  *
2564  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2565  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2566  * condition simpler.
2567  */
2568 static __always_inline bool
2569 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2570                                                 unsigned int alloc_flags)
2571 {
2572         struct free_area *area;
2573         int current_order;
2574         int min_order = order;
2575         struct page *page;
2576         int fallback_mt;
2577         bool can_steal;
2578
2579         /*
2580          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2581          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2582          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2583          */
2584         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2585                 min_order = pageblock_order;
2586
2587         /*
2588          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2589          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2590          * would be too costly to do exactly.
2591          */
2592         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2593                                 --current_order) {
2594                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2595                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2596                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2597                 if (fallback_mt == -1)
2598                         continue;
2599
2600                 /*
2601                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2602                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2603                  * steal and split the smallest available page instead of the
2604                  * largest available page, because even if the next movable
2605                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2606                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2607                  */
2608                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2609                                         && current_order > order)
2610                         goto find_smallest;
2611
2612                 goto do_steal;
2613         }
2614
2615         return false;
2616
2617 find_smallest:
2618         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2619                                                         current_order++) {
2620                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2621                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2622                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2623                 if (fallback_mt != -1)
2624                         break;
2625         }
2626
2627         /*
2628          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2629          * when looking for the largest page.
2630          */
2631         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2632
2633 do_steal:
2634         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2635                                                         struct page, lru);
2636
2637         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2638                                                                 can_steal);
2639
2640         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2641                 start_migratetype, fallback_mt);
2642
2643         return true;
2644
2645 }
2646
2647 /*
2648  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2649  * Call me with the zone->lock already held.
2650  */
2651 static __always_inline struct page *
2652 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2653                                                 unsigned int alloc_flags)
2654 {
2655         struct page *page;
2656
2657 retry:
2658         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2659         if (unlikely(!page)) {
2660                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2661                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2662
2663                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
2664                                                                 alloc_flags))
2665                         goto retry;
2666         }
2667
2668         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2669         return page;
2670 }
2671
2672 /*
2673  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2674  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2675  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2676  */
2677 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2678                         unsigned long count, struct list_head *list,
2679                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
2680 {
2681         int i, alloced = 0;
2682
2683         spin_lock(&zone->lock);
2684         for (i = 0; i < count; ++i) {
2685                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
2686                                                                 alloc_flags);
2687                 if (unlikely(page == NULL))
2688                         break;
2689
2690                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2691                         continue;
2692
2693                 /*
2694                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2695                  * physical page order. The page is added to the tail of
2696                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2697                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2698                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2699                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2700                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2701                  * pages are ordered properly.
2702                  */
2703                 list_add_tail(&page->lru, list);
2704                 alloced++;
2705                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2706                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2707                                               -(1 << order));
2708         }
2709
2710         /*
2711          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2712          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2713          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2714          * pages added to the pcp list.
2715          */
2716         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2717         spin_unlock(&zone->lock);
2718         return alloced;
2719 }
2720
2721 #ifdef CONFIG_NUMA
2722 /*
2723  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2724  * currently executing processor on remote nodes after they have
2725  * expired.
2726  *
2727  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2728  * a single processor.
2729  */
2730 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2731 {
2732         unsigned long flags;
2733         int to_drain, batch;
2734
2735         local_irq_save(flags);
2736         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2737         to_drain = min(pcp->count, batch);
2738         if (to_drain > 0)
2739                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2740         local_irq_restore(flags);
2741 }
2742 #endif
2743
2744 /*
2745  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2746  *
2747  * The processor must either be the current processor and the
2748  * thread pinned to the current processor or a processor that
2749  * is not online.
2750  */
2751 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2752 {
2753         unsigned long flags;
2754         struct per_cpu_pageset *pset;
2755         struct per_cpu_pages *pcp;
2756
2757         local_irq_save(flags);
2758         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2759
2760         pcp = &pset->pcp;
2761         if (pcp->count)
2762                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2763         local_irq_restore(flags);
2764 }
2765
2766 /*
2767  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2768  *
2769  * The processor must either be the current processor and the
2770  * thread pinned to the current processor or a processor that
2771  * is not online.
2772  */
2773 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2774 {
2775         struct zone *zone;
2776
2777         for_each_populated_zone(zone) {
2778                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2779         }
2780 }
2781
2782 /*
2783  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2784  *
2785  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2786  * the single zone's pages.
2787  */
2788 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2789 {
2790         int cpu = smp_processor_id();
2791
2792         if (zone)
2793                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2794         else
2795                 drain_pages(cpu);
2796 }
2797
2798 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2799 {
2800         struct pcpu_drain *drain;
2801
2802         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
2803
2804         /*
2805          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2806          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2807          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2808          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2809          * a different one.
2810          */
2811         preempt_disable();
2812         drain_local_pages(drain->zone);
2813         preempt_enable();
2814 }
2815
2816 /*
2817  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2818  *
2819  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2820  *
2821  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2822  */
2823 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2824 {
2825         int cpu;
2826
2827         /*
2828          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2829          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2830          */
2831         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2832
2833         /*
2834          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2835          * initialized.
2836          */
2837         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2838                 return;
2839
2840         /*
2841          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2842          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2843          * the drain to be complete when the call returns.
2844          */
2845         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2846                 if (!zone)
2847                         return;
2848                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2849         }
2850
2851         /*
2852          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2853          * as offline notification will cause the notified
2854          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2855          * disables preemption as part of its processing
2856          */
2857         for_each_online_cpu(cpu) {
2858                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2859                 struct zone *z;
2860                 bool has_pcps = false;
2861
2862                 if (zone) {
2863                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2864                         if (pcp->pcp.count)
2865                                 has_pcps = true;
2866                 } else {
2867                         for_each_populated_zone(z) {
2868                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2869                                 if (pcp->pcp.count) {
2870                                         has_pcps = true;
2871                                         break;
2872                                 }
2873                         }
2874                 }
2875
2876                 if (has_pcps)
2877                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2878                 else
2879                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2880         }
2881
2882         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2883                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2884
2885                 drain->zone = zone;
2886                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
2887                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
2888         }
2889         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2890                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
2891
2892         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2893 }
2894
2895 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2896
2897 /*
2898  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2899  */
2900 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2901
2902 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2903 {
2904         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2905         unsigned long flags;
2906         unsigned int order, t;
2907         struct page *page;
2908
2909         if (zone_is_empty(zone))
2910                 return;
2911
2912         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2913
2914         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2915         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2916                 if (pfn_valid(pfn)) {
2917                         page = pfn_to_page(pfn);
2918
2919                         if (!--page_count) {
2920                                 touch_nmi_watchdog();
2921                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2922                         }
2923
2924                         if (page_zone(page) != zone)
2925                                 continue;
2926
2927                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2928                                 swsusp_unset_page_free(page);
2929                 }
2930
2931         for_each_migratetype_order(order, t) {
2932                 list_for_each_entry(page,
2933                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2934                         unsigned long i;
2935
2936                         pfn = page_to_pfn(page);
2937                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2938                                 if (!--page_count) {
2939                                         touch_nmi_watchdog();
2940                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2941                                 }
2942                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2943                         }
2944                 }
2945         }
2946         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2947 }
2948 #endif /* CONFIG_PM */
2949
2950 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2951 {
2952         int migratetype;
2953
2954         if (!free_pcp_prepare(page))
2955                 return false;
2956
2957         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2958         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2959         return true;
2960 }
2961
2962 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2963 {
2964         struct zone *zone = page_zone(page);
2965         struct per_cpu_pages *pcp;
2966         int migratetype;
2967
2968         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2969         __count_vm_event(PGFREE);
2970
2971         /*
2972          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2973          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2974          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2975          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2976          * excessively into the page allocator
2977          */
2978         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2979                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2980                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2981                         return;
2982                 }
2983                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2984         }
2985
2986         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2987         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2988         pcp->count++;
2989         if (pcp->count >= pcp->high) {
2990                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2991                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2992         }
2993 }
2994
2995 /*
2996  * Free a 0-order page
2997  */
2998 void free_unref_page(struct page *page)
2999 {
3000         unsigned long flags;
3001         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3002
3003         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
3004                 return;
3005
3006         local_irq_save(flags);
3007         free_unref_page_commit(page, pfn);
3008         local_irq_restore(flags);
3009 }
3010
3011 /*
3012  * Free a list of 0-order pages
3013  */
3014 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3015 {
3016         struct page *page, *next;
3017         unsigned long flags, pfn;
3018         int batch_count = 0;
3019
3020         /* Prepare pages for freeing */
3021         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3022                 pfn = page_to_pfn(page);
3023                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
3024                         list_del(&page->lru);
3025                 set_page_private(page, pfn);
3026         }
3027
3028         local_irq_save(flags);
3029         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3030                 unsigned long pfn = page_private(page);
3031
3032                 set_page_private(page, 0);
3033                 trace_mm_page_free_batched(page);
3034                 free_unref_page_commit(page, pfn);
3035
3036                 /*
3037                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
3038                  * a large list of pages to free.
3039                  */
3040                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3041                         local_irq_restore(flags);
3042                         batch_count = 0;
3043                         local_irq_save(flags);
3044                 }
3045         }
3046         local_irq_restore(flags);
3047 }
3048
3049 /*
3050  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3051  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3052  * Each sub-page must be freed individually.
3053  *
3054  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3055  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3056  */
3057 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3058 {
3059         int i;
3060
3061         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3062         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3063
3064         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3065                 set_page_refcounted(page + i);
3066         split_page_owner(page, order);
3067 }
3068 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3069
3070 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3071 {
3072         unsigned long watermark;
3073         struct zone *zone;
3074         int mt;
3075
3076         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3077
3078         zone = page_zone(page);
3079         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3080
3081         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3082                 /*
3083                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3084                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3085                  * watermark, because we already know our high-order page
3086                  * exists.
3087                  */
3088                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3089                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3090                         return 0;
3091
3092                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3093         }
3094
3095         /* Remove page from free list */
3096         list_del(&page->lru);
3097         zone->free_area[order].nr_free--;
3098         rmv_page_order(page);
3099
3100         /*
3101          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3102          * pageblock
3103          */
3104         if (order >= pageblock_order - 1) {
3105                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3106                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3107                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3108                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
3109                             && !is_migrate_highatomic(mt))
3110                                 set_pageblock_migratetype(page,
3111                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3112                 }
3113         }
3114
3115
3116         return 1UL << order;
3117 }
3118
3119 /*
3120  * Update NUMA hit/miss statistics
3121  *
3122  * Must be called with interrupts disabled.
3123  */
3124 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
3125 {
3126 #ifdef CONFIG_NUMA
3127         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3128
3129         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3130         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3131                 return;
3132
3133         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3134                 local_stat = NUMA_OTHER;
3135
3136         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3137                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
3138         else {
3139                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
3140                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
3141         }
3142         __inc_numa_state(z, local_stat);
3143 #endif
3144 }
3145
3146 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3147 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
3148                         unsigned int alloc_flags,
3149                         struct per_cpu_pages *pcp,
3150                         struct list_head *list)
3151 {
3152         struct page *page;
3153
3154         do {
3155                 if (list_empty(list)) {
3156                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
3157                                         pcp->batch, list,
3158                                         migratetype, alloc_flags);
3159                         if (unlikely(list_empty(list)))
3160                                 return NULL;
3161                 }
3162
3163                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3164                 list_del(&page->lru);
3165                 pcp->count--;
3166         } while (check_new_pcp(page));
3167
3168         return page;
3169 }
3170
3171 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3172 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3173                         struct zone *zone, unsigned int order,
3174                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3175                         unsigned int alloc_flags)
3176 {
3177         struct per_cpu_pages *pcp;
3178         struct list_head *list;
3179         struct page *page;
3180         unsigned long flags;
3181
3182         local_irq_save(flags);
3183         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
3184         list = &pcp->lists[migratetype];
3185         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3186         if (page) {
3187                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3188                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
3189         }
3190         local_irq_restore(flags);
3191         return page;
3192 }
3193
3194 /*
3195  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3196  */
3197 static inline
3198 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3199                         struct zone *zone, unsigned int order,
3200                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3201                         int migratetype)
3202 {
3203         unsigned long flags;
3204         struct page *page;
3205
3206         if (likely(order == 0)) {
3207                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3208                                 gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3209                 goto out;
3210         }
3211
3212         /*
3213          * We most definitely don't want callers attempting to
3214          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3215          */
3216         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3217         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3218
3219         do {
3220                 page = NULL;
3221                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3222                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3223                         if (page)
3224                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3225                 }
3226                 if (!page)
3227                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3228         } while (page && check_new_pages(page, order));
3229         spin_unlock(&zone->lock);
3230         if (!page)
3231                 goto failed;
3232         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3233                                   get_pcppage_migratetype(page));
3234
3235         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3236         zone_statistics(preferred_zone, zone);
3237         local_irq_restore(flags);
3238
3239 out:
3240         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3241         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3242                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3243                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3244         }
3245
3246         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3247         return page;
3248
3249 failed:
3250         local_irq_restore(flags);
3251         return NULL;
3252 }
3253
3254 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3255
3256 static struct {
3257         struct fault_attr attr;
3258
3259         bool ignore_gfp_highmem;
3260         bool ignore_gfp_reclaim;
3261         u32 min_order;
3262 } fail_page_alloc = {
3263         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3264         .ignore_gfp_reclaim = true,
3265         .ignore_gfp_highmem = true,
3266         .min_order = 1,
3267 };
3268
3269 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3270 {
3271         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3272 }
3273 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3274
3275 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3276 {
3277         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3278                 return false;
3279         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3280                 return false;
3281         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3282                 return false;
3283         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3284                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3285                 return false;
3286
3287         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3288 }
3289
3290 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3291
3292 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3293 {
3294         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3295         struct dentry *dir;
3296
3297         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3298                                         &fail_page_alloc.attr);
3299
3300         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3301                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3302         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3303                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3304         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3305
3306         return 0;
3307 }
3308
3309 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3310
3311 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3312
3313 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3314
3315 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3316 {
3317         return false;
3318 }
3319
3320 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3321
3322 static noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3323 {
3324         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3325 }
3326 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3327
3328 /*
3329  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3330  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3331  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3332  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3333  */
3334 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3335                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3336                          long free_pages)
3337 {
3338         long min = mark;
3339         int o;
3340         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3341
3342         /* free_pages may go negative - that's OK */
3343         free_pages -= (1 << order) - 1;
3344
3345         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3346                 min -= min / 2;
3347
3348         /*
3349          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3350          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3351          * atomic reserve but it avoids a search.
3352          */
3353         if (likely(!alloc_harder)) {
3354                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3355         } else {
3356                 /*
3357                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3358                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3359                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3360                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3361                  */
3362                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3363                         min -= min / 2;
3364                 else
3365                         min -= min / 4;
3366         }
3367
3368
3369 #ifdef CONFIG_CMA
3370         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3371         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3372                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3373 #endif
3374
3375         /*
3376          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3377          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3378          * even if a suitable page happened to be free.
3379          */
3380         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3381                 return false;
3382
3383         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3384         if (!order)
3385                 return true;
3386
3387         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3388         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3389                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3390                 int mt;
3391
3392                 if (!area->nr_free)
3393                         continue;
3394
3395                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3396                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3397                                 return true;
3398                 }
3399
3400 #ifdef CONFIG_CMA
3401                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3402                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3403                         return true;
3404                 }
3405 #endif
3406                 if (alloc_harder &&
3407                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3408                         return true;
3409         }
3410         return false;
3411 }
3412
3413 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3414                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3415 {
3416         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3417                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3418 }
3419
3420 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3421                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3422 {
3423         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3424         long cma_pages = 0;
3425
3426 #ifdef CONFIG_CMA
3427         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3428         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3429                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3430 #endif
3431
3432         /*
3433          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3434          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3435          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3436          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3437          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3438          */
3439         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3440                 return true;
3441
3442         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3443                                         free_pages);
3444 }
3445
3446 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3447                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3448 {
3449         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3450
3451         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3452                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3453
3454         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3455                                                                 free_pages);
3456 }
3457
3458 #ifdef CONFIG_NUMA
3459 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3460 {
3461         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3462                                 RECLAIM_DISTANCE;
3463 }
3464 #else   /* CONFIG_NUMA */
3465 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3466 {
3467         return true;
3468 }
3469 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3470
3471 /*
3472  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3473  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3474  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3475  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3476  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3477  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
3478  */
3479 static inline unsigned int
3480 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
3481 {
3482         unsigned int alloc_flags = 0;
3483
3484         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3485                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
3486
3487 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
3488         if (!zone)
3489                 return alloc_flags;
3490
3491         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
3492                 return alloc_flags;
3493
3494         /*
3495          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
3496          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
3497          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
3498          */
3499         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
3500         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
3501                 return alloc_flags;
3502
3503         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
3504 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
3505         return alloc_flags;
3506 }
3507
3508 /*
3509  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3510  * a page.
3511  */
3512 static struct page *
3513 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3514                                                 const struct alloc_context *ac)
3515 {
3516         struct zoneref *z;
3517         struct zone *zone;
3518         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3519         bool no_fallback;
3520
3521 retry:
3522         /*
3523          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3524          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3525          */
3526         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
3527         z = ac->preferred_zoneref;
3528         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3529                                                                 ac->nodemask) {
3530                 struct page *page;
3531                 unsigned long mark;
3532
3533                 if (cpusets_enabled() &&
3534                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3535                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3536                                 continue;
3537                 /*
3538                  * When allocating a page cache page for writing, we
3539                  * want to get it from a node that is within its dirty
3540                  * limit, such that no single node holds more than its
3541                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3542                  * The dirty limits take into account the node's
3543                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3544                  * should be able to balance it without having to
3545                  * write pages from its LRU list.
3546                  *
3547                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3548                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3549                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3550                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3551                  * nodes are together not big enough to reach the
3552                  * global limit.  The proper fix for these situations
3553                  * will require awareness of nodes in the
3554                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3555                  */
3556                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3557                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3558                                 continue;
3559
3560                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3561                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3562                                 continue;
3563                         }
3564                 }
3565
3566                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
3567                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
3568                         int local_nid;
3569
3570                         /*
3571                          * If moving to a remote node, retry but allow
3572                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
3573                          * than fragmentation avoidance.
3574                          */
3575                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
3576                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
3577                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3578                                 goto retry;
3579                         }
3580                 }
3581
3582                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
3583                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3584                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3585                         int ret;
3586
3587 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3588                         /*
3589                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
3590                          * grow this zone if it contains deferred pages.
3591                          */
3592                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3593                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3594                                         goto try_this_zone;
3595                         }
3596 #endif
3597                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3598                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3599                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3600                                 goto try_this_zone;
3601
3602                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3603                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3604                                 continue;
3605
3606                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3607                         switch (ret) {
3608                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3609                                 /* did not scan */
3610                                 continue;
3611                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3612                                 /* scanned but unreclaimable */
3613                                 continue;
3614                         default:
3615                                 /* did we reclaim enough */
3616                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3617                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3618                                         goto try_this_zone;
3619
3620                                 continue;
3621                         }
3622                 }
3623
3624 try_this_zone:
3625                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3626                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3627                 if (page) {
3628                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3629
3630                         /*
3631                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3632                          * if the pageblock should be reserved for the future
3633                          */
3634                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3635                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3636
3637                         return page;
3638                 } else {
3639 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3640                         /* Try again if zone has deferred pages */
3641                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3642                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3643                                         goto try_this_zone;
3644                         }
3645 #endif
3646                 }
3647         }
3648
3649         /*
3650          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
3651          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
3652          */
3653         if (no_fallback) {
3654                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3655                 goto retry;
3656         }
3657
3658         return NULL;
3659 }
3660
3661 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3662 {
3663         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3664         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3665
3666         if (!__ratelimit(&show_mem_rs))
3667                 return;
3668
3669         /*
3670          * This documents exceptions given to allocations in certain
3671          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3672          * of allowed nodes.
3673          */
3674         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3675                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3676                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3677                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3678         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3679                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3680
3681         show_mem(filter, nodemask);
3682 }
3683
3684 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3685 {
3686         struct va_format vaf;
3687         va_list args;
3688         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3689                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3690
3691         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3692                 return;
3693
3694         va_start(args, fmt);
3695         vaf.fmt = fmt;
3696         vaf.va = &args;
3697         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
3698                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3699                         nodemask_pr_args(nodemask));
3700         va_end(args);
3701
3702         cpuset_print_current_mems_allowed();
3703         pr_cont("\n");
3704         dump_stack();
3705         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3706 }
3707
3708 static inline struct page *
3709 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3710                               unsigned int alloc_flags,
3711                               const struct alloc_context *ac)
3712 {
3713         struct page *page;
3714
3715         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3716                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3717         /*
3718          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3719          * are depleted
3720          */
3721         if (!page)
3722                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3723                                 alloc_flags, ac);
3724
3725         return page;
3726 }
3727
3728 static inline struct page *
3729 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3730         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3731 {
3732         struct oom_control oc = {
3733                 .zonelist = ac->zonelist,
3734                 .nodemask = ac->nodemask,
3735                 .memcg = NULL,
3736                 .gfp_mask = gfp_mask,
3737                 .order = order,
3738         };
3739         struct page *page;
3740
3741         *did_some_progress = 0;
3742
3743         /*
3744          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3745          * making progress for us.
3746          */
3747         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3748                 *did_some_progress = 1;
3749                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3750                 return NULL;
3751         }
3752
3753         /*
3754          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3755          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3756          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3757          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3758          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3759          */
3760         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3761                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3762                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3763         if (page)
3764                 goto out;
3765
3766         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3767         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3768                 goto out;
3769         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3770         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3771                 goto out;
3772         /*
3773          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3774          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3775          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3776          * fallback than shooting a random task.
3777          */
3778         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3779                 goto out;
3780         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3781         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3782                 goto out;
3783         if (pm_suspended_storage())
3784                 goto out;
3785         /*
3786          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3787          * other request to make a forward progress.
3788          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3789          * do much for this context but let's try it to at least get
3790          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3791          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3792          * failures more gracefully we should just bail out here.
3793          */
3794
3795         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3796         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3797                 goto out;
3798
3799         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3800         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3801                 *did_some_progress = 1;
3802
3803                 /*
3804                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3805                  * reserves
3806                  */
3807                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3808                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3809                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3810         }
3811 out:
3812         mutex_unlock(&oom_lock);
3813         return page;
3814 }
3815
3816 /*
3817  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3818  * killer is consider as the only way to move forward.
3819  */
3820 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3821
3822 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3823 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3824 static struct page *
3825 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3826                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3827                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3828 {
3829         struct page *page = NULL;
3830         unsigned long pflags;
3831         unsigned int noreclaim_flag;
3832
3833         if (!order)
3834                 return NULL;
3835
3836         psi_memstall_enter(&pflags);
3837         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3838
3839         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3840                                                                 prio, &page);
3841
3842         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3843         psi_memstall_leave(&pflags);
3844
3845         /*
3846          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3847          * count a compaction stall
3848          */
3849         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3850
3851         /* Prep a captured page if available */
3852         if (page)
3853                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3854
3855         /* Try get a page from the freelist if available */
3856         if (!page)
3857                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3858
3859         if (page) {
3860                 struct zone *zone = page_zone(page);
3861
3862                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3863                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3864                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3865                 return page;
3866         }
3867
3868         /*
3869          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3870          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3871          */
3872         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3873
3874         cond_resched();
3875
3876         return NULL;
3877 }
3878
3879 static inline bool
3880 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3881                      enum compact_result compact_result,
3882                      enum compact_priority *compact_priority,
3883                      int *compaction_retries)
3884 {
3885         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3886         int min_priority;
3887         bool ret = false;
3888         int retries = *compaction_retries;
3889         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3890
3891         if (!order)
3892                 return false;
3893
3894         if (compaction_made_progress(compact_result))
3895                 (*compaction_retries)++;
3896
3897         /*
3898          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3899          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3900          * failure could be caused by insufficient priority
3901          */
3902         if (compaction_failed(compact_result))
3903                 goto check_priority;
3904
3905         /*
3906          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3907          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3908          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3909          * compaction.
3910          */
3911         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3912                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3913                 goto out;
3914         }
3915
3916         /*
3917          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3918          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3919          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3920          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3921          * would need much more detailed feedback from compaction to
3922          * make a better decision.
3923          */
3924         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3925                 max_retries /= 4;
3926         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3927                 ret = true;
3928                 goto out;
3929         }
3930
3931         /*
3932          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3933          * all retries or failed at the lower priorities.
3934          */
3935 check_priority:
3936         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3937                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3938
3939         if (*compact_priority > min_priority) {
3940                 (*compact_priority)--;
3941                 *compaction_retries = 0;
3942                 ret = true;
3943         }
3944 out:
3945         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3946         return ret;
3947 }
3948 #else
3949 static inline struct page *
3950 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3951                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3952                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3953 {
3954         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3955         return NULL;
3956 }
3957
3958 static inline bool
3959 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3960                      enum compact_result compact_result,
3961                      enum compact_priority *compact_priority,
3962                      int *compaction_retries)
3963 {
3964         struct zone *zone;
3965         struct zoneref *z;
3966
3967         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3968                 return false;
3969
3970         /*
3971          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3972          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3973          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3974          * watermarks are OK.
3975          */
3976         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3977                                         ac->nodemask) {
3978                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3979                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3980                         return true;
3981         }
3982         return false;
3983 }
3984 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3985
3986 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3987 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3988         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3989
3990 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3991 {
3992         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3993
3994         /* no reclaim without waiting on it */
3995         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3996                 return false;
3997
3998         /* this guy won't enter reclaim */
3999         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4000                 return false;
4001
4002         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
4003         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
4004                 return false;
4005
4006         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4007                 return false;
4008
4009         return true;
4010 }
4011
4012 void __fs_reclaim_acquire(void)
4013 {
4014         lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
4015 }
4016
4017 void __fs_reclaim_release(void)
4018 {
4019         lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
4020 }
4021
4022 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4023 {
4024         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
4025                 __fs_reclaim_acquire();
4026 }
4027 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4028
4029 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4030 {
4031         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
4032                 __fs_reclaim_release();
4033 }
4034 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4035 #endif
4036
4037 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4038 static int
4039 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4040                                         const struct alloc_context *ac)
4041 {
4042         struct reclaim_state reclaim_state;
4043         int progress;
4044         unsigned int noreclaim_flag;
4045         unsigned long pflags;
4046
4047         cond_resched();
4048
4049         /* We now go into synchronous reclaim */
4050         cpuset_memory_pressure_bump();
4051         psi_memstall_enter(&pflags);
4052         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4053         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4054         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4055         current->reclaim_state = &reclaim_state;
4056
4057         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4058                                                                 ac->nodemask);
4059
4060         current->reclaim_state = NULL;
4061         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4062         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4063         psi_memstall_leave(&pflags);
4064
4065         cond_resched();
4066
4067         return progress;
4068 }
4069
4070 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4071 static inline struct page *
4072 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4073                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4074                 unsigned long *did_some_progress)
4075 {
4076         struct page *page = NULL;
4077         bool drained = false;
4078
4079         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4080         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4081                 return NULL;
4082
4083 retry:
4084         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4085
4086         /*
4087          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4088          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4089          * Shrink them them and try again
4090          */
4091         if (!page && !drained) {
4092                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4093                 drain_all_pages(NULL);
4094                 drained = true;
4095                 goto retry;
4096         }
4097
4098         return page;
4099 }
4100
4101 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4102                              const struct alloc_context *ac)
4103 {
4104         struct zoneref *z;
4105         struct zone *zone;
4106         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4107         enum zone_type high_zoneidx = ac->high_zoneidx;
4108
4109         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, high_zoneidx,
4110                                         ac->nodemask) {
4111                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4112                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, high_zoneidx);
4113                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4114         }
4115 }
4116
4117 static inline unsigned int
4118 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4119 {
4120         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4121
4122         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
4123         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4124
4125         /*
4126          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4127          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4128          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4129          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4130          */
4131         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
4132
4133         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4134                 /*
4135                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4136                  * if it can't schedule.
4137                  */
4138                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4139                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4140                 /*
4141                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4142                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4143                  */
4144                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4145         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
4146                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4147
4148         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4149                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
4150
4151 #ifdef CONFIG_CMA
4152         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4153                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4154 #endif
4155         return alloc_flags;
4156 }
4157
4158 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4159 {
4160         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4161                 return false;
4162
4163         /*
4164          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4165          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4166          */
4167         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4168                 return false;
4169
4170         return true;
4171 }
4172
4173 /*
4174  * Distinguish requests which really need access to full memory
4175  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4176  */
4177 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4178 {
4179         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4180                 return 0;
4181         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4182                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4183         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4184                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4185         if (!in_interrupt()) {
4186                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4187                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4188                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4189                         return ALLOC_OOM;
4190         }
4191
4192         return 0;
4193 }
4194
4195 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4196 {
4197         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4198 }
4199
4200 /*
4201  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4202  * for the given allocation request.
4203  *
4204  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4205  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4206  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4207  *
4208  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4209  */
4210 static inline bool
4211 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4212                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4213                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4214 {
4215         struct zone *zone;
4216         struct zoneref *z;
4217         bool ret = false;
4218
4219         /*
4220          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4221          * their order will become available due to high fragmentation so
4222          * always increment the no progress counter for them
4223          */
4224         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4225                 *no_progress_loops = 0;
4226         else
4227                 (*no_progress_loops)++;
4228
4229         /*
4230          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4231          * several times in the row.
4232          */
4233         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4234                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4235                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4236         }
4237
4238         /*
4239          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4240          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4241          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4242          * screwed and have to go OOM.
4243          */
4244         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
4245                                         ac->nodemask) {
4246                 unsigned long available;
4247                 unsigned long reclaimable;
4248                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4249                 bool wmark;
4250
4251                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4252                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4253
4254                 /*
4255                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4256                  * reclaimable pages?
4257                  */
4258                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4259                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
4260                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4261                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4262                 if (wmark) {
4263                         /*
4264                          * If we didn't make any progress and have a lot of
4265                          * dirty + writeback pages then we should wait for
4266                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
4267                          * prevent from pre mature OOM
4268                          */
4269                         if (!did_some_progress) {
4270                                 unsigned long write_pending;
4271
4272                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
4273                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
4274
4275                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
4276                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
4277                                         return true;
4278                                 }
4279                         }
4280
4281                         ret = true;
4282                         goto out;
4283                 }
4284         }
4285
4286 out:
4287         /*
4288          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4289          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4290          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4291          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4292          * here rather than calling cond_resched().
4293          */
4294         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4295                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4296         else
4297                 cond_resched();
4298         return ret;
4299 }
4300
4301 static inline bool
4302 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4303 {
4304         /*
4305          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4306          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4307          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4308          * such a way the check therein was true, and then it became false
4309          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4310          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4311          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4312          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4313          * caller can deal with a violated nodemask.
4314          */
4315         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4316                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4317                 ac->nodemask = NULL;
4318                 return true;
4319         }
4320
4321         /*
4322          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4323          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4324          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4325          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4326          * retry.
4327          */
4328         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4329                 return true;
4330
4331         return false;
4332 }
4333
4334 static inline struct page *
4335 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4336                                                 struct alloc_context *ac)
4337 {
4338         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4339         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4340         struct page *page = NULL;
4341         unsigned int alloc_flags;
4342         unsigned long did_some_progress;
4343         enum compact_priority compact_priority;
4344         enum compact_result compact_result;
4345         int compaction_retries;
4346         int no_progress_loops;
4347         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4348         int reserve_flags;
4349
4350         /*
4351          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4352          * callers that are not in atomic context.
4353          */
4354         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4355                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4356                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4357
4358 retry_cpuset:
4359         compaction_retries = 0;
4360         no_progress_loops = 0;
4361         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4362         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4363
4364         /*
4365          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4366          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4367          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4368          */
4369         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4370
4371         /*
4372          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4373          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4374          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4375          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4376          */
4377         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4378                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4379         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4380                 goto nopage;
4381
4382         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4383                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4384
4385         /*
4386          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4387          * that first
4388          */
4389         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4390         if (page)
4391                 goto got_pg;
4392
4393         /*
4394          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4395          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4396          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4397          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4398          * same migratetype.
4399          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4400          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4401          */
4402         if (can_direct_reclaim &&
4403                         (costly_order ||
4404                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4405                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4406                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4407                                                 alloc_flags, ac,
4408                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4409                                                 &compact_result);
4410                 if (page)
4411                         goto got_pg;
4412
4413                 /*
4414                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4415                  * includes THP page fault allocations
4416                  */
4417                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4418                         /*
4419                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4420                          * it is because sync compaction recently failed. If
4421                          * this is the case and the caller requested a THP
4422                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4423                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4424                          * direct reclaim.
4425                          */
4426                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4427                                 goto nopage;
4428
4429                         /*
4430                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4431                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4432                          * using async compaction.
4433                          */
4434                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4435                 }
4436         }
4437
4438 retry:
4439         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4440         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4441                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4442
4443         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4444         if (reserve_flags)
4445                 alloc_flags = reserve_flags;
4446
4447         /*
4448          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
4449          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
4450          * user oriented.
4451          */
4452         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4453                 ac->nodemask = NULL;
4454                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4455                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4456         }
4457
4458         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4459         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4460         if (page)
4461                 goto got_pg;
4462
4463         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4464         if (!can_direct_reclaim)
4465                 goto nopage;
4466
4467         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4468         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4469                 goto nopage;
4470
4471         /* Try direct reclaim and then allocating */
4472         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4473                                                         &did_some_progress);
4474         if (page)
4475                 goto got_pg;
4476
4477         /* Try direct compaction and then allocating */
4478         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4479                                         compact_priority, &compact_result);
4480         if (page)
4481                 goto got_pg;
4482
4483         /* Do not loop if specifically requested */
4484         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4485                 goto nopage;
4486
4487         /*
4488          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4489          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4490          */
4491         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4492                 goto nopage;
4493
4494         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4495                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4496                 goto retry;
4497
4498         /*
4499          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4500          * reclaim is not able to make any progress because the current
4501          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4502          * of free memory (see __compaction_suitable)
4503          */
4504         if (did_some_progress > 0 &&
4505                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4506                                 compact_result, &compact_priority,
4507                                 &compaction_retries))
4508                 goto retry;
4509
4510
4511         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4512         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4513                 goto retry_cpuset;
4514
4515         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4516         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4517         if (page)
4518                 goto got_pg;
4519
4520         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4521         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4522             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4523              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4524                 goto nopage;
4525
4526         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4527         if (did_some_progress) {
4528                 no_progress_loops = 0;
4529                 goto retry;
4530         }
4531
4532 nopage:
4533         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4534         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4535                 goto retry_cpuset;
4536
4537         /*
4538          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4539          * we always retry
4540          */
4541         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4542                 /*
4543                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4544                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4545                  */
4546                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4547                         goto fail;
4548
4549                 /*
4550                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4551                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4552                  * for somebody to do a work for us
4553                  */
4554                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4555
4556                 /*
4557                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4558                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4559                  * so that we can identify them and convert them to something
4560                  * else.
4561                  */
4562                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4563
4564                 /*
4565                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4566                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4567                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4568                  * the situation worse
4569                  */
4570                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4571                 if (page)
4572                         goto got_pg;
4573
4574                 cond_resched();
4575                 goto retry;
4576         }
4577 fail:
4578         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4579                         "page allocation failure: order:%u", order);
4580 got_pg:
4581         return page;
4582 }
4583
4584 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4585                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4586                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4587                 unsigned int *alloc_flags)
4588 {
4589         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4590         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4591         ac->nodemask = nodemask;
4592         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4593
4594         if (cpusets_enabled()) {
4595                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4596                 if (!ac->nodemask)
4597                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4598                 else
4599                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4600         }
4601
4602         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4603         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4604
4605         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4606
4607         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4608                 return false;
4609
4610         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4611                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4612
4613         return true;
4614 }
4615
4616 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4617 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask, struct alloc_context *ac)
4618 {
4619         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4620         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4621
4622         /*
4623          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4624          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4625          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4626          */
4627         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4628                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4629 }
4630
4631 /*
4632  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4633  */
4634 struct page *
4635 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4636                                                         nodemask_t *nodemask)
4637 {
4638         struct page *page;
4639         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4640         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4641         struct alloc_context ac = { };
4642
4643         /*
4644          * There are several places where we assume that the order value is sane
4645          * so bail out early if the request is out of bound.
4646          */
4647         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
4648                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
4649                 return NULL;
4650         }
4651
4652         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4653         alloc_mask = gfp_mask;
4654         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4655                 return NULL;
4656
4657         finalise_ac(gfp_mask, &ac);
4658
4659         /*
4660          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
4661          * memory until all local zones are considered.
4662          */
4663         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp_mask);
4664
4665         /* First allocation attempt */
4666         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4667         if (likely(page))
4668                 goto out;
4669
4670         /*
4671          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4672          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4673          * from a particular context which has been marked by
4674          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4675          */
4676         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4677         ac.spread_dirty_pages = false;
4678
4679         /*
4680          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4681          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4682          */
4683         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4684                 ac.nodemask = nodemask;
4685
4686         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4687
4688 out:
4689         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4690             unlikely(__memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4691                 __free_pages(page, order);
4692                 page = NULL;
4693         }
4694
4695         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4696
4697         return page;
4698 }
4699 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4700
4701 /*
4702  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
4703  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
4704  * you need to access high mem.
4705  */
4706 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4707 {
4708         struct page *page;
4709
4710         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
4711         if (!page)
4712                 return 0;
4713         return (unsigned long) page_address(page);
4714 }
4715 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4716
4717 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4718 {
4719         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4720 }
4721 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4722
4723 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
4724 {
4725         if (order == 0)         /* Via pcp? */
4726                 free_unref_page(page);
4727         else
4728                 __free_pages_ok(page, order);
4729 }
4730
4731 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4732 {
4733         if (put_page_testzero(page))
4734                 free_the_page(page, order);
4735 }
4736 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4737
4738 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4739 {
4740         if (addr != 0) {
4741                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4742                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4743         }
4744 }
4745
4746 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4747
4748 /*
4749  * Page Fragment:
4750  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4751  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4752  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4753  *
4754  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4755  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4756  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4757  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4758  */
4759 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4760                                              gfp_t gfp_mask)
4761 {
4762         struct page *page = NULL;
4763         gfp_t gfp = gfp_mask;
4764
4765 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4766         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4767                     __GFP_NOMEMALLOC;
4768         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4769                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4770         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4771 #endif
4772         if (unlikely(!page))
4773                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4774
4775         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4776
4777         return page;
4778 }
4779
4780 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4781 {
4782         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4783
4784         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
4785                 free_the_page(page, compound_order(page));
4786 }
4787 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4788
4789 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4790                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4791 {
4792         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4793         struct page *page;
4794         int offset;
4795
4796         if (unlikely(!nc->va)) {
4797 refill:
4798                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4799                 if (!page)
4800                         return NULL;
4801
4802 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4803                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4804                 size = nc->size;
4805 #endif
4806                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4807                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4808                  */
4809                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
4810
4811                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4812                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4813                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4814                 nc->offset = size;
4815         }
4816
4817         offset = nc->offset - fragsz;
4818         if (unlikely(offset < 0)) {
4819                 page = virt_to_page(nc->va);
4820
4821                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4822                         goto refill;
4823
4824 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4825                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4826                 size = nc->size;
4827 #endif
4828                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4829                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
4830
4831                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4832                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4833                 offset = size - fragsz;
4834         }
4835
4836         nc->pagecnt_bias--;
4837         nc->offset = offset;
4838
4839         return nc->va + offset;
4840 }
4841 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4842
4843 /*
4844  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4845  */
4846 void page_frag_free(void *addr)
4847 {
4848         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4849
4850         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4851                 free_the_page(page, compound_order(page));
4852 }
4853 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4854
4855 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4856                 size_t size)
4857 {
4858         if (addr) {
4859                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4860                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4861
4862                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4863                 while (used < alloc_end) {
4864                         free_page(used);
4865                         used += PAGE_SIZE;
4866                 }
4867         }
4868         return (void *)addr;
4869 }
4870
4871 /**
4872  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4873  * @size: the number of bytes to allocate
4874  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
4875  *
4876  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4877  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4878  * allocate memory in power-of-two pages.
4879  *
4880  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4881  *
4882  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4883  *
4884  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4885  */
4886 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4887 {
4888         unsigned int order = get_order(size);
4889         unsigned long addr;
4890
4891         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
4892                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
4893
4894         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4895         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4896 }
4897 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4898
4899 /**
4900  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4901  *                         pages on a node.
4902  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4903  * @size: the number of bytes to allocate
4904  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
4905  *
4906  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4907  * back.
4908  *
4909  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4910  */
4911 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4912 {
4913         unsigned int order = get_order(size);
4914         struct page *p;
4915
4916         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
4917                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
4918
4919         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4920         if (!p)
4921                 return NULL;
4922         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4923 }
4924
4925 /**
4926  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4927  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4928  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4929  *
4930  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4931  */
4932 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4933 {
4934         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4935         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4936
4937         while (addr < end) {
4938                 free_page(addr);
4939                 addr += PAGE_SIZE;
4940         }
4941 }
4942 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4943
4944 /**
4945  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4946  * @offset: The zone index of the highest zone
4947  *
4948  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
4949  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4950  * zone, the number of pages is calculated as:
4951  *
4952  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4953  *
4954  * Return: number of pages beyond high watermark.
4955  */
4956 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4957 {
4958         struct zoneref *z;
4959         struct zone *zone;
4960
4961         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4962         unsigned long sum = 0;
4963
4964         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4965
4966         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4967                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
4968                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4969                 if (size > high)
4970                         sum += size - high;
4971         }
4972
4973         return sum;
4974 }
4975
4976 /**
4977  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4978  *
4979  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4980  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4981  *
4982  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
4983  * ZONE_NORMAL.
4984  */
4985 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4986 {
4987         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4988 }
4989 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4990
4991 /**
4992  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4993  *
4994  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4995  * high watermark within all zones.
4996  *
4997  * Return: number of pages beyond high watermark within all zones.
4998  */
4999 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
5000 {
5001         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
5002 }
5003
5004 static inline void show_node(struct zone *zone)
5005 {
5006         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5007                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5008 }
5009
5010 long si_mem_available(void)
5011 {
5012         long available;
5013         unsigned long pagecache;
5014         unsigned long wmark_low = 0;
5015         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5016         unsigned long reclaimable;
5017         struct zone *zone;
5018         int lru;
5019
5020         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5021                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5022
5023         for_each_zone(zone)
5024                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5025
5026         /*
5027          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5028          * without causing swapping.
5029          */
5030         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5031
5032         /*
5033          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5034          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
5035          * low watermark worth of cache, needs to stay.
5036          */
5037         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5038         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5039         available += pagecache;
5040
5041         /*
5042          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5043          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5044          * low watermark.
5045          */
5046         reclaimable = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
5047                         global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5048         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5049
5050         if (available < 0)
5051                 available = 0;
5052         return available;
5053 }
5054 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5055
5056 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5057 {
5058         val->totalram = totalram_pages();
5059         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5060         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5061         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5062         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5063         val->freehigh = nr_free_highpages();
5064         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5065 }
5066
5067 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5068
5069 #ifdef CONFIG_NUMA
5070 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5071 {
5072         int zone_type;          /* needs to be signed */
5073         unsigned long managed_pages = 0;
5074         unsigned long managed_highpages = 0;
5075         unsigned long free_highpages = 0;
5076         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5077
5078         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5079                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5080         val->totalram = managed_pages;
5081         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5082         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5083 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5084         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5085                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5086
5087                 if (is_highmem(zone)) {
5088                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5089                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5090                 }
5091         }
5092         val->totalhigh = managed_highpages;
5093         val->freehigh = free_highpages;
5094 #else
5095         val->totalhigh = managed_highpages;
5096         val->freehigh = free_highpages;
5097 #endif
5098         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5099 }
5100 #endif
5101
5102 /*
5103  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5104  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5105  */
5106 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5107 {
5108         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5109                 return false;
5110
5111         /*
5112          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5113          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5114          * have to be precise here.
5115          */
5116         if (!nodemask)
5117                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5118
5119         return !node_isset(nid, *nodemask);
5120 }
5121
5122 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5123
5124 static void show_migration_types(unsigned char type)
5125 {
5126         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5127                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5128                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5129                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5130                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5131 #ifdef CONFIG_CMA
5132                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5133 #endif
5134 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5135                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5136 #endif
5137         };
5138         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5139         char *p = tmp;
5140         int i;
5141
5142         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5143                 if (type & (1 << i))
5144                         *p++ = types[i];
5145         }
5146
5147         *p = '\0';
5148         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5149 }
5150
5151 /*
5152  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5153  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5154  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5155  *
5156  * Bits in @filter:
5157  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5158  *   cpuset.
5159  */
5160 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5161 {
5162         unsigned long free_pcp = 0;
5163         int cpu;
5164         struct zone *zone;
5165         pg_data_t *pgdat;
5166
5167         for_each_populated_zone(zone) {
5168                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5169                         continue;
5170
5171                 for_each_online_cpu(cpu)
5172                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5173         }
5174
5175         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5176                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5177                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
5178                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5179                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5180                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5181                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5182                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5183                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5184                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5185                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5186                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5187                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5188                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5189                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5190                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
5191                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
5192                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
5193                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5194                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5195                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
5196                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5197                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5198                 free_pcp,
5199                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5200
5201         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5202                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5203                         continue;
5204
5205                 printk("Node %d"
5206                         " active_anon:%lukB"
5207                         " inactive_anon:%lukB"
5208                         " active_file:%lukB"
5209                         " inactive_file:%lukB"
5210                         " unevictable:%lukB"
5211                         " isolated(anon):%lukB"
5212                         " isolated(file):%lukB"
5213                         " mapped:%lukB"
5214                         " dirty:%lukB"
5215                         " writeback:%lukB"
5216                         " shmem:%lukB"
5217 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5218                         " shmem_thp: %lukB"
5219                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5220                         " anon_thp: %lukB"
5221 #endif
5222                         " writeback_tmp:%lukB"
5223                         " unstable:%lukB"
5224                         " all_unreclaimable? %s"
5225                         "\n",
5226                         pgdat->node_id,
5227                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5228                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5229                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5230                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5231                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5232                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5233                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5234                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5235                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5236                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5237                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5238 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5239                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5240                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
5241                                         * HPAGE_PMD_NR),
5242                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5243 #endif
5244                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5245                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
5246                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5247                                 "yes" : "no");
5248         }
5249
5250         for_each_populated_zone(zone) {
5251                 int i;
5252
5253                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5254                         continue;
5255
5256                 free_pcp = 0;
5257                 for_each_online_cpu(cpu)
5258                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5259
5260                 show_node(zone);
5261                 printk(KERN_CONT
5262                         "%s"
5263                         " free:%lukB"
5264                         " min:%lukB"
5265                         " low:%lukB"
5266                         " high:%lukB"
5267                         " active_anon:%lukB"
5268                         " inactive_anon:%lukB"
5269                         " active_file:%lukB"
5270                         " inactive_file:%lukB"
5271                         " unevictable:%lukB"
5272                         " writepending:%lukB"
5273                         " present:%lukB"
5274                         " managed:%lukB"
5275                         " mlocked:%lukB"
5276                         " kernel_stack:%lukB"
5277                         " pagetables:%lukB"
5278                         " bounce:%lukB"
5279                         " free_pcp:%lukB"
5280                         " local_pcp:%ukB"
5281                         " free_cma:%lukB"
5282                         "\n",
5283                         zone->name,
5284                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
5285                         K(min_wmark_pages(zone)),
5286                         K(low_wmark_pages(zone)),
5287                         K(high_wmark_pages(zone)),
5288                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
5289                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
5290                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
5291                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
5292                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
5293                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
5294                         K(zone->present_pages),
5295                         K(zone_managed_pages(zone)),
5296                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
5297                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
5298                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
5299                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
5300                         K(free_pcp),
5301                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
5302                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
5303                 printk("lowmem_reserve[]:");
5304                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
5305                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
5306                 printk(KERN_CONT "\n");
5307         }
5308
5309         for_each_populated_zone(zone) {
5310                 unsigned int order;
5311                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
5312                 unsigned char types[MAX_ORDER];
5313
5314                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5315                         continue;
5316                 show_node(zone);
5317                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
5318
5319                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5320                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5321                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
5322                         int type;
5323
5324                         nr[order] = area->nr_free;
5325                         total += nr[order] << order;
5326
5327                         types[order] = 0;
5328                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
5329                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
5330                                         types[order] |= 1 << type;
5331                         }
5332                 }
5333                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5334                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5335                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
5336                                nr[order], K(1UL) << order);
5337                         if (nr[order])
5338                                 show_migration_types(types[order]);
5339                 }
5340                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
5341         }
5342
5343         hugetlb_show_meminfo();
5344
5345         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
5346
5347         show_swap_cache_info();
5348 }
5349
5350 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
5351 {
5352         zoneref->zone = zone;
5353         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
5354 }
5355
5356 /*
5357  * Builds allocation fallback zone lists.
5358  *
5359  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
5360  */
5361 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
5362 {
5363         struct zone *zone;
5364         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
5365         int nr_zones = 0;
5366
5367         do {
5368                 zone_type--;
5369                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
5370                 if (managed_zone(zone)) {
5371                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
5372                         check_highest_zone(zone_type);
5373                 }
5374         } while (zone_type);
5375
5376         return nr_zones;
5377 }
5378
5379 #ifdef CONFIG_NUMA
5380
5381 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
5382 {
5383         /*
5384          * We used to support different zonlists modes but they turned
5385          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
5386          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
5387          * not fail it silently
5388          */
5389         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
5390                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
5391                 return -EINVAL;
5392         }
5393         return 0;
5394 }
5395
5396 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
5397 {
5398         if (!s)
5399                 return 0;
5400
5401         return __parse_numa_zonelist_order(s);
5402 }
5403 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
5404
5405 char numa_zonelist_order[] = "Node";
5406
5407 /*
5408  * sysctl handler for numa_zonelist_order
5409  */
5410 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
5411                 void __user *buffer, size_t *length,
5412                 loff_t *ppos)
5413 {
5414         char *str;
5415         int ret;
5416
5417         if (!write)
5418                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
5419         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
5420         if (IS_ERR(str))
5421                 return PTR_ERR(str);
5422
5423         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
5424         kfree(str);
5425         return ret;
5426 }
5427
5428
5429 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
5430 static int node_load[MAX_NUMNODES];
5431
5432 /**
5433  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
5434  * @node: node whose fallback list we're appending
5435  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
5436  *
5437  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
5438  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
5439  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
5440  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5441  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5442  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5443  * on them otherwise.
5444  *
5445  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
5446  */
5447 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5448 {
5449         int n, val;
5450         int min_val = INT_MAX;
5451         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5452         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5453
5454         /* Use the local node if we haven't already */
5455         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5456                 node_set(node, *used_node_mask);
5457                 return node;
5458         }
5459
5460         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5461
5462                 /* Don't want a node to appear more than once */
5463                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5464                         continue;
5465
5466                 /* Use the distance array to find the distance */
5467                 val = node_distance(node, n);
5468
5469                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5470                 val += (n < node);
5471
5472                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5473                 tmp = cpumask_of_node(n);
5474                 if (!cpumask_empty(tmp))
5475                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5476
5477                 /* Slight preference for less loaded node */
5478                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5479                 val += node_load[n];
5480
5481                 if (val < min_val) {
5482                         min_val = val;
5483                         best_node = n;
5484                 }
5485         }
5486
5487         if (best_node >= 0)
5488                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5489
5490         return best_node;
5491 }
5492
5493
5494 /*
5495  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5496  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5497  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5498  */
5499 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5500                 unsigned nr_nodes)
5501 {
5502         struct zoneref *zonerefs;
5503         int i;
5504
5505         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5506
5507         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5508                 int nr_zones;
5509
5510                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5511
5512                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5513                 zonerefs += nr_zones;
5514         }
5515         zonerefs->zone = NULL;
5516         zonerefs->zone_idx = 0;
5517 }
5518
5519 /*
5520  * Build gfp_thisnode zonelists
5521  */
5522 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5523 {
5524         struct zoneref *zonerefs;
5525         int nr_zones;
5526
5527         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5528         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5529         zonerefs += nr_zones;
5530         zonerefs->zone = NULL;
5531         zonerefs->zone_idx = 0;
5532 }
5533
5534 /*
5535  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5536  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5537  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5538  * may still exist in local DMA zone.
5539  */
5540
5541 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5542 {
5543         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5544         int node, load, nr_nodes = 0;
5545         nodemask_t used_mask;
5546         int local_node, prev_node;
5547
5548         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5549         local_node = pgdat->node_id;
5550         load = nr_online_nodes;
5551         prev_node = local_node;
5552         nodes_clear(used_mask);
5553
5554         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5555         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5556                 /*
5557                  * We don't want to pressure a particular node.
5558                  * So adding penalty to the first node in same
5559                  * distance group to make it round-robin.
5560                  */
5561                 if (node_distance(local_node, node) !=
5562                     node_distance(local_node, prev_node))
5563                         node_load[node] = load;
5564
5565                 node_order[nr_nodes++] = node;
5566                 prev_node = node;
5567                 load--;
5568         }
5569
5570         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5571         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5572 }
5573
5574 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5575 /*
5576  * Return node id of node used for "local" allocations.
5577  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5578  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5579  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5580  */
5581 int local_memory_node(int node)
5582 {
5583         struct zoneref *z;
5584
5585         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5586                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5587                                    NULL);
5588         return zone_to_nid(z->zone);
5589 }
5590 #endif
5591
5592 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5593 static void setup_min_slab_ratio(void);
5594 #else   /* CONFIG_NUMA */
5595
5596 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5597 {
5598         int node, local_node;
5599         struct zoneref *zonerefs;
5600         int nr_zones;
5601
5602         local_node = pgdat->node_id;
5603
5604         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5605         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5606         zonerefs += nr_zones;
5607
5608         /*
5609          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5610          * of all the other nodes.
5611          * We don't want to pressure a particular node, so when
5612          * building the zones for node N, we make sure that the
5613          * zones coming right after the local ones are those from
5614          * node N+1 (modulo N)
5615          */
5616         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5617                 if (!node_online(node))
5618                         continue;
5619                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5620                 zonerefs += nr_zones;
5621         }
5622         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5623                 if (!node_online(node))
5624                         continue;
5625                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5626                 zonerefs += nr_zones;
5627         }
5628
5629         zonerefs->zone = NULL;
5630         zonerefs->zone_idx = 0;
5631 }
5632
5633 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5634
5635 /*
5636  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5637  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5638  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5639  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5640  * with interrupts disabled.
5641  *
5642  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5643  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5644  * hotplugged processors.
5645  *
5646  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5647  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5648  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5649  */
5650 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5651 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5652 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5653
5654 static void __build_all_zonelists(void *data)
5655 {
5656         int nid;
5657         int __maybe_unused cpu;
5658         pg_data_t *self = data;
5659         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5660
5661         spin_lock(&lock);
5662
5663 #ifdef CONFIG_NUMA
5664         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5665 #endif
5666
5667         /*
5668          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5669          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5670          */
5671         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5672                 build_zonelists(self);
5673         } else {
5674                 for_each_online_node(nid) {
5675                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5676
5677                         build_zonelists(pgdat);
5678                 }
5679
5680 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5681                 /*
5682                  * We now know the "local memory node" for each node--
5683                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5684                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5685                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5686                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5687                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5688                  */
5689                 for_each_online_cpu(cpu)
5690                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5691 #endif
5692         }
5693
5694         spin_unlock(&lock);
5695 }
5696
5697 static noinline void __init
5698 build_all_zonelists_init(void)
5699 {
5700         int cpu;
5701
5702         __build_all_zonelists(NULL);
5703
5704         /*
5705          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5706          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5707          * each zone will be allocated later when the per cpu
5708          * allocator is available.
5709          *
5710          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5711          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5712          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5713          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5714          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5715          * (a chicken-egg dilemma).
5716          */
5717         for_each_possible_cpu(cpu)
5718                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5719
5720         mminit_verify_zonelist();
5721         cpuset_init_current_mems_allowed();
5722 }
5723
5724 /*
5725  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5726  *
5727  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5728  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5729  */
5730 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5731 {
5732         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5733                 build_all_zonelists_init();
5734         } else {
5735                 __build_all_zonelists(pgdat);
5736                 /* cpuset refresh routine should be here */
5737         }
5738         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5739         /*
5740          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5741          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5742          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5743          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5744          * disabled and enable it later
5745          */
5746         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5747                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5748         else
5749                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5750
5751         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5752                 nr_online_nodes,
5753                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5754                 vm_total_pages);
5755 #ifdef CONFIG_NUMA
5756         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5757 #endif
5758 }
5759
5760 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
5761 static bool __meminit
5762 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
5763 {
5764 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5765         static struct memblock_region *r;
5766
5767         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5768                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5769                         for_each_memblock(memory, r) {
5770                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
5771                                         break;
5772                         }
5773                 }
5774                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5775                     memblock_is_mirror(r)) {
5776                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5777                         return true;
5778                 }
5779         }
5780 #endif
5781         return false;
5782 }
5783
5784 /*
5785  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5786  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
5787  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5788  */
5789 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5790                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context,
5791                 struct vmem_altmap *altmap)
5792 {
5793         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5794         struct page *page;
5795
5796         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5797                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5798
5799 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5800         /*
5801          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5802          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
5803          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
5804          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
5805          * the hotplug lock.
5806          */
5807         if (zone == ZONE_DEVICE) {
5808                 if (!altmap)
5809                         return;
5810
5811                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
5812                         start_pfn += altmap->reserve;
5813                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5814         }
5815 #endif
5816
5817         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5818                 /*
5819                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5820                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5821                  */
5822                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
5823                         if (!early_pfn_valid(pfn))
5824                                 continue;
5825                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5826                                 continue;
5827                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
5828                                 continue;
5829                         if (defer_init(nid, pfn, end_pfn))
5830                                 break;
5831                 }
5832
5833                 page = pfn_to_page(pfn);
5834                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5835                 if (context == MEMMAP_HOTPLUG)
5836                         __SetPageReserved(page);
5837
5838                 /*
5839                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5840                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5841                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5842                  * the address space during boot when many long-lived
5843                  * kernel allocations are made.
5844                  *
5845                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5846                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5847                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5848                  * pfn out of zone.
5849                  */
5850                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5851                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5852                         cond_resched();
5853                 }
5854         }
5855 }
5856
5857 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5858 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
5859                                    unsigned long start_pfn,
5860                                    unsigned long size,
5861                                    struct dev_pagemap *pgmap)
5862 {
5863         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5864         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5865         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
5866         unsigned long start = jiffies;
5867         int nid = pgdat->node_id;
5868
5869         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || !is_dev_zone(zone)))
5870                 return;
5871
5872         /*
5873          * The call to memmap_init_zone should have already taken care
5874          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
5875          * the end of that region and start processing the device pages.
5876          */
5877         if (pgmap->altmap_valid) {
5878                 struct vmem_altmap *altmap = &pgmap->altmap;
5879
5880                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5881                 size = end_pfn - start_pfn;
5882         }
5883
5884         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5885                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5886
5887                 __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
5888
5889                 /*
5890                  * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
5891                  * phase for it to be fully associated with a zone.
5892                  *
5893                  * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
5894                  * the flag as we are still initializing the pages.
5895                  */
5896                 __SetPageReserved(page);
5897
5898                 /*
5899                  * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back
5900                  * pointer and hmm_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE
5901                  * page is ever freed or placed on a driver-private list.
5902                  */
5903                 page->pgmap = pgmap;
5904                 page->hmm_data = 0;
5905
5906                 /*
5907                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5908                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5909                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5910                  * the address space during boot when many long-lived
5911                  * kernel allocations are made.
5912                  *
5913                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5914                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5915                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5916                  * pfn out of zone.
5917                  *
5918                  * Please note that MEMMAP_HOTPLUG path doesn't clear memmap
5919                  * because this is done early in sparse_add_one_section
5920                  */
5921                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5922                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5923                         cond_resched();
5924                 }
5925         }
5926
5927         pr_info("%s initialised, %lu pages in %ums\n", dev_name(pgmap->dev),
5928                 size, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
5929 }
5930
5931 #endif
5932 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5933 {
5934         unsigned int order, t;
5935         for_each_migratetype_order(order, t) {
5936                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5937                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5938         }
5939 }
5940
5941 void __meminit __weak memmap_init(unsigned long size, int nid,
5942                                   unsigned long zone, unsigned long start_pfn)
5943 {
5944         memmap_init_zone(size, nid, zone, start_pfn, MEMMAP_EARLY, NULL);
5945 }
5946
5947 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5948 {
5949 #ifdef CONFIG_MMU
5950         int batch;
5951
5952         /*
5953          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5954          * size of the zone.
5955          */
5956         batch = zone_managed_pages(zone) / 1024;
5957         /* But no more than a meg. */
5958         if (batch * PAGE_SIZE > 1024 * 1024)
5959                 batch = (1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
5960         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5961         if (batch < 1)
5962                 batch = 1;
5963
5964         /*
5965          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5966          * of 2 value was found to be more likely to have
5967          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5968          *
5969          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5970          * batches of pages, one task can end up with a lot
5971          * of pages of one half of the possible page colors
5972          * and the other with pages of the other colors.
5973          */
5974         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5975
5976         return batch;
5977
5978 #else
5979         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5980          * conditions.
5981          *
5982          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5983          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5984          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5985          *
5986          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5987          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5988          * can be a significant delay between the individual batches being
5989          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5990          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5991          */
5992         return 0;
5993 #endif
5994 }
5995
5996 /*
5997  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5998  * ->batch must never be higher then ->high.
5999  * The following function updates them in a safe manner without read side
6000  * locking.
6001  *
6002  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
6003  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
6004  *
6005  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
6006  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
6007  * exist).
6008  */
6009 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
6010                 unsigned long batch)
6011 {
6012        /* start with a fail safe value for batch */
6013         pcp->batch = 1;
6014         smp_wmb();
6015
6016        /* Update high, then batch, in order */
6017         pcp->high = high;
6018         smp_wmb();
6019
6020         pcp->batch = batch;
6021 }
6022
6023 /* a companion to pageset_set_high() */
6024 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
6025 {
6026         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
6027 }
6028
6029 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
6030 {
6031         struct per_cpu_pages *pcp;
6032         int migratetype;
6033
6034         memset(p, 0, sizeof(*p));
6035
6036         pcp = &p->pcp;
6037         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
6038                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
6039 }
6040
6041 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
6042 {
6043         pageset_init(p);
6044         pageset_set_batch(p, batch);
6045 }
6046
6047 /*
6048  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
6049  * to the value high for the pageset p.
6050  */
6051 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
6052                                 unsigned long high)
6053 {
6054         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
6055         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
6056                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
6057
6058         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
6059 }
6060
6061 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
6062                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
6063 {
6064         if (percpu_pagelist_fraction)
6065                 pageset_set_high(pcp,
6066                         (zone_managed_pages(zone) /
6067                                 percpu_pagelist_fraction));
6068         else
6069                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
6070 }
6071
6072 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
6073 {
6074         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6075
6076         pageset_init(pcp);
6077         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
6078 }
6079
6080 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
6081 {
6082         int cpu;
6083         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
6084         for_each_possible_cpu(cpu)
6085                 zone_pageset_init(zone, cpu);
6086 }
6087
6088 /*
6089  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
6090  * Before this call only boot pagesets were available.
6091  */
6092 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
6093 {
6094         struct pglist_data *pgdat;
6095         struct zone *zone;
6096
6097         for_each_populated_zone(zone)
6098                 setup_zone_pageset(zone);
6099
6100         for_each_online_pgdat(pgdat)
6101                 pgdat->per_cpu_nodestats =
6102                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
6103 }
6104
6105 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
6106 {
6107         /*
6108          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
6109          * relies on the ability of the linker to provide the
6110          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
6111          */
6112         zone->pageset = &boot_pageset;
6113
6114         if (populated_zone(zone))
6115                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
6116                         zone->name, zone->present_pages,
6117                                          zone_batchsize(zone));
6118 }
6119
6120 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
6121                                         unsigned long zone_start_pfn,
6122                                         unsigned long size)
6123 {
6124         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6125         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
6126
6127         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
6128                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
6129
6130         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6131
6132         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
6133                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
6134                         pgdat->node_id,
6135                         (unsigned long)zone_idx(zone),
6136                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
6137
6138         zone_init_free_lists(zone);
6139         zone->initialized = 1;
6140 }
6141
6142 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6143 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
6144
6145 /*
6146  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
6147  */
6148 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
6149                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
6150 {
6151         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6152         int nid;
6153
6154         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
6155                 return state->last_nid;
6156
6157         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
6158         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
6159                 state->last_start = start_pfn;
6160                 state->last_end = end_pfn;
6161                 state->last_nid = nid;
6162         }
6163
6164         return nid;
6165 }
6166 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
6167
6168 /**
6169  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
6170  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
6171  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
6172  *
6173  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
6174  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
6175  * memblock_free_early_nid() manually.
6176  */
6177 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
6178 {
6179         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6180         int i, this_nid;
6181
6182         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
6183                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
6184                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
6185
6186                 if (start_pfn < end_pfn)
6187                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
6188                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
6189                                         this_nid);
6190         }
6191 }
6192
6193 /**
6194  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
6195  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
6196  *
6197  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
6198  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
6199  */
6200 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
6201 {
6202         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6203         int i, this_nid;
6204
6205         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
6206                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
6207 }
6208
6209 /**
6210  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
6211  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
6212  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
6213  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
6214  *
6215  * It returns the start and end page frame of a node based on information
6216  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
6217  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
6218  * PFNs will be 0.
6219  */
6220 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
6221                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
6222 {
6223         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
6224         int i;
6225
6226         *start_pfn = -1UL;
6227         *end_pfn = 0;
6228
6229         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
6230                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
6231                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
6232         }
6233
6234         if (*start_pfn == -1UL)
6235                 *start_pfn = 0;
6236 }
6237
6238 /*
6239  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
6240  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
6241  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
6242  */
6243 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
6244 {
6245         int zone_index;
6246         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
6247                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
6248                         continue;
6249
6250                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
6251                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
6252                         break;
6253         }
6254
6255         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
6256         movable_zone = zone_index;
6257 }
6258
6259 /*
6260  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
6261  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
6262  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
6263  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
6264  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
6265  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
6266  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
6267  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
6268  */
6269 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
6270                                         unsigned long zone_type,
6271                                         unsigned long node_start_pfn,
6272                                         unsigned long node_end_pfn,
6273                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6274                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6275 {
6276         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
6277         if (zone_movable_pfn[nid]) {
6278                 /* Size ZONE_MOVABLE */
6279                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
6280                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6281                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
6282                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
6283
6284                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
6285                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
6286                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
6287                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
6288                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6289
6290                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
6291                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
6292                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
6293         }
6294 }
6295
6296 /*
6297  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
6298  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
6299  */
6300 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6301                                         unsigned long zone_type,
6302                                         unsigned long node_start_pfn,
6303                                         unsigned long node_end_pfn,
6304                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6305                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6306                                         unsigned long *ignored)
6307 {
6308         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6309         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6310         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6311         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6312                 return 0;
6313
6314         /* Get the start and end of the zone */
6315         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6316         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6317         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6318                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
6319                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6320
6321         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
6322         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
6323                 return 0;
6324
6325         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
6326         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
6327         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
6328
6329         /* Return the spanned pages */
6330         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
6331 }
6332
6333 /*
6334  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
6335  * then all holes in the requested range will be accounted for.
6336  */
6337 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
6338                                 unsigned long range_start_pfn,
6339                                 unsigned long range_end_pfn)
6340 {
6341         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
6342         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6343         int i;
6344
6345         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6346                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6347                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6348                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
6349         }
6350         return nr_absent;
6351 }
6352
6353 /**
6354  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
6355  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
6356  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
6357  *
6358  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
6359  */
6360 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
6361                                                         unsigned long end_pfn)
6362 {
6363         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
6364 }
6365
6366 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
6367 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6368                                         unsigned long zone_type,
6369                                         unsigned long node_start_pfn,
6370                                         unsigned long node_end_pfn,
6371                                         unsigned long *ignored)
6372 {
6373         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6374         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6375         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6376         unsigned long nr_absent;
6377
6378         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6379         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6380                 return 0;
6381
6382         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6383         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6384
6385         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6386                         node_start_pfn, node_end_pfn,
6387                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
6388         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6389
6390         /*
6391          * ZONE_MOVABLE handling.
6392          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
6393          * and vice versa.
6394          */
6395         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
6396                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6397                 struct memblock_region *r;
6398
6399                 for_each_memblock(memory, r) {
6400                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
6401                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6402                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
6403                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6404
6405                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
6406                             memblock_is_mirror(r))
6407                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6408
6409                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
6410                             !memblock_is_mirror(r))
6411                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6412                 }
6413         }
6414
6415         return nr_absent;
6416 }
6417
6418 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6419 static inline unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6420                                         unsigned long zone_type,
6421                                         unsigned long node_start_pfn,
6422                                         unsigned long node_end_pfn,
6423                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6424                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6425                                         unsigned long *zones_size)
6426 {
6427         unsigned int zone;
6428
6429         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
6430         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
6431                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
6432
6433         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
6434
6435         return zones_size[zone_type];
6436 }
6437
6438 static inline unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6439                                                 unsigned long zone_type,
6440                                                 unsigned long node_start_pfn,
6441                                                 unsigned long node_end_pfn,
6442                                                 unsigned long *zholes_size)
6443 {
6444         if (!zholes_size)
6445                 return 0;
6446
6447         return zholes_size[zone_type];
6448 }
6449
6450 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6451
6452 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
6453                                                 unsigned long node_start_pfn,
6454                                                 unsigned long node_end_pfn,
6455                                                 unsigned long *zones_size,
6456                                                 unsigned long *zholes_size)
6457 {
6458         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
6459         enum zone_type i;
6460
6461         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6462                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6463                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6464                 unsigned long size, real_size;
6465
6466                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6467                                                   node_start_pfn,
6468                                                   node_end_pfn,
6469                                                   &zone_start_pfn,
6470                                                   &zone_end_pfn,
6471                                                   zones_size);
6472                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6473                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
6474                                                   zholes_size);
6475                 if (size)
6476                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6477                 else
6478                         zone->zone_start_pfn = 0;
6479                 zone->spanned_pages = size;
6480                 zone->present_pages = real_size;
6481
6482                 totalpages += size;
6483                 realtotalpages += real_size;
6484         }
6485
6486         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
6487         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
6488         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
6489                                                         realtotalpages);
6490 }
6491
6492 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
6493 /*
6494  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
6495  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
6496  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
6497  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
6498  * bytes.
6499  */
6500 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
6501 {
6502         unsigned long usemapsize;
6503
6504         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
6505         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
6506         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
6507         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
6508         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
6509
6510         return usemapsize / 8;
6511 }
6512
6513 static void __ref setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6514                                 struct zone *zone,
6515                                 unsigned long zone_start_pfn,
6516                                 unsigned long zonesize)
6517 {
6518         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6519         zone->pageblock_flags = NULL;
6520         if (usemapsize) {
6521                 zone->pageblock_flags =
6522                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
6523                                             pgdat->node_id);
6524                 if (!zone->pageblock_flags)
6525                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
6526                               usemapsize, zone->name, pgdat->node_id);
6527         }
6528 }
6529 #else
6530 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6531                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6532 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6533
6534 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6535
6536 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6537 void __init set_pageblock_order(void)
6538 {
6539         unsigned int order;
6540
6541         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6542         if (pageblock_order)
6543                 return;
6544
6545         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6546                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6547         else
6548                 order = MAX_ORDER - 1;
6549
6550         /*
6551          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6552          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6553          * powerpc.
6554          */
6555         pageblock_order = order;
6556 }
6557 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6558
6559 /*
6560  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6561  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6562  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6563  * the kernel config
6564  */
6565 void __init set_pageblock_order(void)
6566 {
6567 }
6568
6569 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6570
6571 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6572                                                 unsigned long present_pages)
6573 {
6574         unsigned long pages = spanned_pages;
6575
6576         /*
6577          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6578          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6579          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6580          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6581          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6582          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6583          */
6584         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6585             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6586                 pages = present_pages;
6587
6588         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6589 }
6590
6591 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6592 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
6593 {
6594         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6595         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6596         pgdat->split_queue_len = 0;
6597 }
6598 #else
6599 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
6600 #endif
6601
6602 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6603 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
6604 {
6605         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6606 }
6607 #else
6608 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
6609 #endif
6610
6611 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
6612 {
6613         pgdat_resize_init(pgdat);
6614
6615         pgdat_init_split_queue(pgdat);
6616         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
6617
6618         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6619         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6620
6621         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6622         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6623         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6624 }
6625
6626 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
6627                                                         unsigned long remaining_pages)
6628 {
6629         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
6630         zone_set_nid(zone, nid);
6631         zone->name = zone_names[idx];
6632         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
6633         spin_lock_init(&zone->lock);
6634         zone_seqlock_init(zone);
6635         zone_pcp_init(zone);
6636 }
6637
6638 /*
6639  * Set up the zone data structures
6640  * - init pgdat internals
6641  * - init all zones belonging to this node
6642  *
6643  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
6644  */
6645 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6646 void __ref free_area_init_core_hotplug(int nid)
6647 {
6648         enum zone_type z;
6649         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6650
6651         pgdat_init_internals(pgdat);
6652         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
6653                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
6654 }
6655 #endif
6656
6657 /*
6658  * Set up the zone data structures:
6659  *   - mark all pages reserved
6660  *   - mark all memory queues empty
6661  *   - clear the memory bitmaps
6662  *
6663  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6664  * NOTE: this function is only called during early init.
6665  */
6666 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6667 {
6668         enum zone_type j;
6669         int nid = pgdat->node_id;
6670
6671         pgdat_init_internals(pgdat);
6672         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6673
6674         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6675                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6676                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
6677                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6678
6679                 size = zone->spanned_pages;
6680                 freesize = zone->present_pages;
6681
6682                 /*
6683                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6684                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6685                  * and per-cpu initialisations
6686                  */
6687                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
6688                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6689                         if (freesize >= memmap_pages) {
6690                                 freesize -= memmap_pages;
6691                                 if (memmap_pages)
6692                                         printk(KERN_DEBUG
6693                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6694                                                zone_names[j], memmap_pages);
6695                         } else
6696                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6697                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6698                 }
6699
6700                 /* Account for reserved pages */
6701                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6702                         freesize -= dma_reserve;
6703                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6704                                         zone_names[0], dma_reserve);
6705                 }
6706
6707                 if (!is_highmem_idx(j))
6708                         nr_kernel_pages += freesize;
6709                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6710                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6711                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6712                 nr_all_pages += freesize;
6713
6714                 /*
6715                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6716                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6717                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6718                  */
6719                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
6720
6721                 if (!size)
6722                         continue;
6723
6724                 set_pageblock_order();
6725                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6726                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6727                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6728         }
6729 }
6730
6731 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6732 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6733 {
6734         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6735         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6736
6737         /* Skip empty nodes */
6738         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6739                 return;
6740
6741         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6742         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6743         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6744         if (!pgdat->node_mem_map) {
6745                 unsigned long size, end;
6746                 struct page *map;
6747
6748                 /*
6749                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6750                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6751                  * for the buddy allocator to function correctly.
6752                  */
6753                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6754                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6755                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6756                 map = memblock_alloc_node(size, SMP_CACHE_BYTES,
6757                                           pgdat->node_id);
6758                 if (!map)
6759                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
6760                               size, pgdat->node_id);
6761                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6762         }
6763         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6764                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
6765                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6766 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6767         /*
6768          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6769          */
6770         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6771                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6772 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6773                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6774                         mem_map -= offset;
6775 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6776         }
6777 #endif
6778 }
6779 #else
6780 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
6781 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6782
6783 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
6784 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
6785 {
6786         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
6787 }
6788 #else
6789 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
6790 #endif
6791
6792 void __init free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6793                                    unsigned long node_start_pfn,
6794                                    unsigned long *zholes_size)
6795 {
6796         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6797         unsigned long start_pfn = 0;
6798         unsigned long end_pfn = 0;
6799
6800         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6801         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6802
6803         pgdat->node_id = nid;
6804         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6805         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6806 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6807         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6808         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6809                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6810                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6811 #else
6812         start_pfn = node_start_pfn;
6813 #endif
6814         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6815                                   zones_size, zholes_size);
6816
6817         alloc_node_mem_map(pgdat);
6818         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
6819
6820         free_area_init_core(pgdat);
6821 }
6822
6823 #if !defined(CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP)
6824 /*
6825  * Zero all valid struct pages in range [spfn, epfn), return number of struct
6826  * pages zeroed
6827  */
6828 static u64 zero_pfn_range(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
6829 {
6830         unsigned long pfn;
6831         u64 pgcnt = 0;
6832
6833         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6834                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6835                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6836                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6837                         continue;
6838                 }
6839                 mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6840                 pgcnt++;
6841         }
6842
6843         return pgcnt;
6844 }
6845
6846 /*
6847  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6848  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6849  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6850  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6851  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6852  *
6853  * This function also addresses a similar issue where struct pages are left
6854  * uninitialized because the physical address range is not covered by
6855  * memblock.memory or memblock.reserved. That could happen when memblock
6856  * layout is manually configured via memmap=.
6857  */
6858 void __init zero_resv_unavail(void)
6859 {
6860         phys_addr_t start, end;
6861         u64 i, pgcnt;
6862         phys_addr_t next = 0;
6863
6864         /*
6865          * Loop through unavailable ranges not covered by memblock.memory.
6866          */
6867         pgcnt = 0;
6868         for_each_mem_range(i, &memblock.memory, NULL,
6869                         NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end, NULL) {
6870                 if (next < start)
6871                         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), PFN_UP(start));
6872                 next = end;
6873         }
6874         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), max_pfn);
6875
6876         /*
6877          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6878          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6879          */
6880         if (pgcnt)
6881                 pr_info("Zeroed struct page in unavailable ranges: %lld pages", pgcnt);
6882 }
6883 #endif /* !CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6884
6885 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6886
6887 #if MAX_NUMNODES > 1
6888 /*
6889  * Figure out the number of possible node ids.
6890  */
6891 void __init setup_nr_node_ids(void)
6892 {
6893         unsigned int highest;
6894
6895         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6896         nr_node_ids = highest + 1;
6897 }
6898 #endif
6899
6900 /**
6901  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6902  *
6903  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6904  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6905  * all the nodes.
6906  *
6907  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6908  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6909  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6910  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6911  *
6912  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6913  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6914  * populated node map.
6915  *
6916  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6917  * requirement (single node).
6918  */
6919 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6920 {
6921         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6922         unsigned long start, end, mask;
6923         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
6924         int i, nid;
6925
6926         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6927                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6928                         last_nid = nid;
6929                         last_end = end;
6930                         continue;
6931                 }
6932
6933                 /*
6934                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6935                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6936                  * too coarse to separate the current node from the last.
6937                  */
6938                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6939                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6940                         mask <<= 1;
6941
6942                 /* accumulate all internode masks */
6943                 accl_mask |= mask;
6944         }
6945
6946         /* convert mask to number of pages */
6947         return ~accl_mask + 1;
6948 }
6949
6950 /* Find the lowest pfn for a node */
6951 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6952 {
6953         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6954         unsigned long start_pfn;
6955         int i;
6956
6957         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6958                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6959
6960         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6961                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6962                 return 0;
6963         }
6964
6965         return min_pfn;
6966 }
6967
6968 /**
6969  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6970  *
6971  * Return: the minimum PFN based on information provided via
6972  * memblock_set_node().
6973  */
6974 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6975 {
6976         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6977 }
6978
6979 /*
6980  * early_calculate_totalpages()
6981  * Sum pages in active regions for movable zone.
6982  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6983  */
6984 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6985 {
6986         unsigned long totalpages = 0;
6987         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6988         int i, nid;
6989
6990         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6991                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6992
6993                 totalpages += pages;
6994                 if (pages)
6995                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6996         }
6997         return totalpages;
6998 }
6999
7000 /*
7001  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
7002  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
7003  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
7004  * others
7005  */
7006 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
7007 {
7008         int i, nid;
7009         unsigned long usable_startpfn;
7010         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
7011         /* save the state before borrow the nodemask */
7012         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
7013         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
7014         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
7015         struct memblock_region *r;
7016
7017         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
7018         find_usable_zone_for_movable();
7019
7020         /*
7021          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
7022          * options.
7023          */
7024         if (movable_node_is_enabled()) {
7025                 for_each_memblock(memory, r) {
7026                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
7027                                 continue;
7028
7029                         nid = r->nid;
7030
7031                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
7032                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7033                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7034                                 usable_startpfn;
7035                 }
7036
7037                 goto out2;
7038         }
7039
7040         /*
7041          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
7042          */
7043         if (mirrored_kernelcore) {
7044                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
7045
7046                 for_each_memblock(memory, r) {
7047                         if (memblock_is_mirror(r))
7048                                 continue;
7049
7050                         nid = r->nid;
7051
7052                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
7053
7054                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
7055                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
7056                                 continue;
7057                         }
7058
7059                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7060                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7061                                 usable_startpfn;
7062                 }
7063
7064                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7065                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
7066
7067                 goto out2;
7068         }
7069
7070         /*
7071          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7072          * amount of necessary memory.
7073          */
7074         if (required_kernelcore_percent)
7075                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7076                                        10000UL;
7077         if (required_movablecore_percent)
7078                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7079                                         10000UL;
7080
7081         /*
7082          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7083          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7084          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7085          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7086          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7087          * what movablecore would have allowed.
7088          */
7089         if (required_movablecore) {
7090                 unsigned long corepages;
7091
7092                 /*
7093                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7094                  * was requested by the user
7095                  */
7096                 required_movablecore =
7097                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7098                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7099                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7100
7101                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7102         }
7103
7104         /*
7105          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7106          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7107          */
7108         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7109                 goto out;
7110
7111         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7112         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7113
7114 restart:
7115         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7116         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7117         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7118                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7119
7120                 /*
7121                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7122                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7123                  * amount of memory for the kernel
7124                  */
7125                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7126                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7127
7128                 /*
7129                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7130                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7131                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7132                  */
7133                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7134
7135                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7136                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7137                         unsigned long size_pages;
7138
7139                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7140                         if (start_pfn >= end_pfn)
7141                                 continue;
7142
7143                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7144                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7145                                 unsigned long kernel_pages;
7146                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7147                                                                 - start_pfn;
7148
7149                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7150                                                         kernelcore_remaining);
7151                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7152                                                         required_kernelcore);
7153
7154                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7155                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7156
7157                                         /*
7158                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7159                                          * that if we have to rebalance
7160                                          * kernelcore across nodes, we will
7161                                          * not double account here
7162                                          */
7163                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7164                                         continue;
7165                                 }
7166                                 start_pfn = usable_startpfn;
7167                         }
7168
7169                         /*
7170                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7171                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7172                          * number of pages used as kernelcore
7173                          */
7174                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7175                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7176                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7177                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7178
7179                         /*
7180                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7181                          * break if the kernelcore for this node has been
7182                          * satisfied
7183                          */
7184                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7185                                                                 size_pages);
7186                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7187                         if (!kernelcore_remaining)
7188                                 break;
7189                 }
7190         }
7191
7192         /*
7193          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7194          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7195          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7196          * satisfied
7197          */
7198         usable_nodes--;
7199         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7200                 goto restart;
7201
7202 out2:
7203         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7204         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
7205                 zone_movable_pfn[nid] =
7206                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
7207
7208 out:
7209         /* restore the node_state */
7210         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
7211 }
7212
7213 /* Any regular or high memory on that node ? */
7214 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
7215 {
7216         enum zone_type zone_type;
7217
7218         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
7219                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
7220                 if (populated_zone(zone)) {
7221                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
7222                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
7223                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
7224                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
7225                         break;
7226                 }
7227         }
7228 }
7229
7230 /**
7231  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
7232  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
7233  *
7234  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
7235  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
7236  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
7237  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
7238  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
7239  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
7240  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
7241  * at arch_max_dma_pfn.
7242  */
7243 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
7244 {
7245         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7246         int i, nid;
7247
7248         /* Record where the zone boundaries are */
7249         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
7250                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
7251         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
7252                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
7253
7254         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
7255
7256         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7257                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7258                         continue;
7259
7260                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
7261                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
7262                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
7263
7264                 start_pfn = end_pfn;
7265         }
7266
7267         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7268         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
7269         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
7270
7271         /* Print out the zone ranges */
7272         pr_info("Zone ranges:\n");
7273         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7274                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7275                         continue;
7276                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
7277                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
7278                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
7279                         pr_cont("empty\n");
7280                 else
7281                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
7282                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
7283                                         << PAGE_SHIFT,
7284                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
7285                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
7286         }
7287
7288         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7289         pr_info("Movable zone start for each node\n");
7290         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
7291                 if (zone_movable_pfn[i])
7292                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
7293                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
7294         }
7295
7296         /* Print out the early node map */
7297         pr_info("Early memory node ranges\n");
7298         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
7299                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7300                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7301                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
7302
7303         /* Initialise every node */
7304         mminit_verify_pageflags_layout();
7305         setup_nr_node_ids();
7306         zero_resv_unavail();
7307         for_each_online_node(nid) {
7308                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7309                 free_area_init_node(nid, NULL,
7310                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
7311
7312                 /* Any memory on that node */
7313                 if (pgdat->node_present_pages)
7314                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7315                 check_for_memory(pgdat, nid);
7316         }
7317 }
7318
7319 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
7320                                      unsigned long *percent)
7321 {
7322         unsigned long long coremem;
7323         char *endptr;
7324
7325         if (!p)
7326                 return -EINVAL;
7327
7328         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
7329         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
7330         if (*endptr == '%') {
7331                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
7332                 WARN_ON(coremem > 100);
7333
7334                 *percent = coremem;
7335         } else {
7336                 coremem = memparse(p, &p);
7337                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
7338                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
7339
7340                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
7341                 *percent = 0UL;
7342         }
7343         return 0;
7344 }
7345
7346 /*
7347  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7348  * cannot be reclaimed or migrated.
7349  */
7350 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
7351 {
7352         /* parse kernelcore=mirror */
7353         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
7354                 mirrored_kernelcore = true;
7355                 return 0;
7356         }
7357
7358         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
7359                                   &required_kernelcore_percent);
7360 }
7361
7362 /*
7363  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7364  * can be reclaimed or migrated.
7365  */
7366 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
7367 {
7368         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
7369                                   &required_movablecore_percent);
7370 }
7371
7372 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
7373 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
7374
7375 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
7376
7377 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
7378 {
7379         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
7380         totalram_pages_add(count);
7381 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
7382         if (PageHighMem(page))
7383                 totalhigh_pages_add(count);
7384 #endif
7385 }
7386 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
7387
7388 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
7389 {
7390         void *pos;
7391         unsigned long pages = 0;
7392
7393         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
7394         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
7395         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
7396                 struct page *page = virt_to_page(pos);
7397                 void *direct_map_addr;
7398
7399                 /*
7400                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
7401                  * because some architectures' virt_to_page()
7402                  * work with aliases.  Getting the direct map
7403                  * address ensures that we get a _writeable_
7404                  * alias for the memset().
7405                  */
7406                 direct_map_addr = page_address(page);
7407                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
7408                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
7409
7410                 free_reserved_page(page);
7411         }
7412
7413         if (pages && s)
7414                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
7415                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
7416
7417         return pages;
7418 }
7419
7420 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7421 void free_highmem_page(struct page *page)
7422 {
7423         __free_reserved_page(page);
7424         totalram_pages_inc();
7425         atomic_long_inc(&page_zone(page)->managed_pages);
7426         totalhigh_pages_inc();
7427 }
7428 #endif
7429
7430
7431 void __init mem_init_print_info(const char *str)
7432 {
7433         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
7434         unsigned long init_code_size, init_data_size;
7435
7436         physpages = get_num_physpages();
7437         codesize = _etext - _stext;
7438         datasize = _edata - _sdata;
7439         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
7440         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
7441         init_data_size = __init_end - __init_begin;
7442         init_code_size = _einittext - _sinittext;
7443
7444         /*
7445          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
7446          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
7447          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
7448          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
7449          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
7450          */
7451 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
7452         do { \
7453                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
7454                         size -= adj; \
7455         } while (0)
7456
7457         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
7458                      _sinittext, init_code_size);
7459         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
7460         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
7461         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
7462         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
7463
7464 #undef  adj_init_size
7465
7466         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
7467 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7468                 ", %luK highmem"
7469 #endif
7470                 "%s%s)\n",
7471                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7472                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
7473                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
7474                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
7475                 (physpages - totalram_pages() - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
7476                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
7477 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7478                 totalhigh_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7479 #endif
7480                 str ? ", " : "", str ? str : "");
7481 }
7482
7483 /**
7484  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
7485  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
7486  *
7487  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
7488  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
7489  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
7490  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
7491  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
7492  * smaller per-cpu batchsize.
7493  */
7494 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
7495 {
7496         dma_reserve = new_dma_reserve;
7497 }
7498
7499 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
7500 {
7501         zero_resv_unavail();
7502         free_area_init_node(0, zones_size,
7503                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
7504 }
7505
7506 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
7507 {
7508
7509         lru_add_drain_cpu(cpu);
7510         drain_pages(cpu);
7511
7512         /*
7513          * Spill the event counters of the dead processor
7514          * into the current processors event counters.
7515          * This artificially elevates the count of the current
7516          * processor.
7517          */
7518         vm_events_fold_cpu(cpu);
7519
7520         /*
7521          * Zero the differential counters of the dead processor
7522          * so that the vm statistics are consistent.
7523          *
7524          * This is only okay since the processor is dead and cannot
7525          * race with what we are doing.
7526          */
7527         cpu_vm_stats_fold(cpu);
7528         return 0;
7529 }
7530
7531 void __init page_alloc_init(void)
7532 {
7533         int ret;
7534
7535         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
7536                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
7537                                         page_alloc_cpu_dead);
7538         WARN_ON(ret < 0);
7539 }
7540
7541 /*
7542  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
7543  *      or min_free_kbytes changes.
7544  */
7545 static void calculate_totalreserve_pages(void)
7546 {
7547         struct pglist_data *pgdat;
7548         unsigned long reserve_pages = 0;
7549         enum zone_type i, j;
7550
7551         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7552
7553                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
7554
7555                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7556                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7557                         long max = 0;
7558                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7559
7560                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
7561                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7562                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
7563                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
7564                         }
7565
7566                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
7567                         max += high_wmark_pages(zone);
7568
7569                         if (max > managed_pages)
7570                                 max = managed_pages;
7571
7572                         pgdat->totalreserve_pages += max;
7573
7574                         reserve_pages += max;
7575                 }
7576         }
7577         totalreserve_pages = reserve_pages;
7578 }
7579
7580 /*
7581  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
7582  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
7583  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
7584  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
7585  */
7586 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
7587 {
7588         struct pglist_data *pgdat;
7589         enum zone_type j, idx;
7590
7591         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7592                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7593                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7594                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7595
7596                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7597
7598                         idx = j;
7599                         while (idx) {
7600                                 struct zone *lower_zone;
7601
7602                                 idx--;
7603                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
7604
7605                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1) {
7606                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 0;
7607                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7608                                 } else {
7609                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] =
7610                                                 managed_pages / sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
7611                                 }
7612                                 managed_pages += zone_managed_pages(lower_zone);
7613                         }
7614                 }
7615         }
7616
7617         /* update totalreserve_pages */
7618         calculate_totalreserve_pages();
7619 }
7620
7621 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
7622 {
7623         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
7624         unsigned long lowmem_pages = 0;
7625         struct zone *zone;
7626         unsigned long flags;
7627
7628         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
7629         for_each_zone(zone) {
7630                 if (!is_highmem(zone))
7631                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
7632         }
7633
7634         for_each_zone(zone) {
7635                 u64 tmp;
7636
7637                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7638                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
7639                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7640                 if (is_highmem(zone)) {
7641                         /*
7642                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7643                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7644                          * value here.
7645                          *
7646                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7647                          * deltas control async page reclaim, and so should
7648                          * not be capped for highmem.
7649                          */
7650                         unsigned long min_pages;
7651
7652                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
7653                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7654                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7655                 } else {
7656                         /*
7657                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7658                          * proportionate to the zone's size.
7659                          */
7660                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7661                 }
7662
7663                 /*
7664                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7665                  * scale factor in proportion to available memory, but
7666                  * ensure a minimum size on small systems.
7667                  */
7668                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7669                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
7670                                       watermark_scale_factor, 10000));
7671
7672                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7673                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7674                 zone->watermark_boost = 0;
7675
7676                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7677         }
7678
7679         /* update totalreserve_pages */
7680         calculate_totalreserve_pages();
7681 }
7682
7683 /**
7684  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7685  * or when memory is hot-{added|removed}
7686  *
7687  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7688  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7689  */
7690 void setup_per_zone_wmarks(void)
7691 {
7692         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7693
7694         spin_lock(&lock);
7695         __setup_per_zone_wmarks();
7696         spin_unlock(&lock);
7697 }
7698
7699 /*
7700  * Initialise min_free_kbytes.
7701  *
7702  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7703  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7704  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7705  *
7706  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7707  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7708  *
7709  * which yields
7710  *
7711  * 16MB:        512k
7712  * 32MB:        724k
7713  * 64MB:        1024k
7714  * 128MB:       1448k
7715  * 256MB:       2048k
7716  * 512MB:       2896k
7717  * 1024MB:      4096k
7718  * 2048MB:      5792k
7719  * 4096MB:      8192k
7720  * 8192MB:      11584k
7721  * 16384MB:     16384k
7722  */
7723 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7724 {
7725         unsigned long lowmem_kbytes;
7726         int new_min_free_kbytes;
7727
7728         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7729         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7730
7731         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7732                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7733                 if (min_free_kbytes < 128)
7734                         min_free_kbytes = 128;
7735                 if (min_free_kbytes > 65536)
7736                         min_free_kbytes = 65536;
7737         } else {
7738                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7739                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7740         }
7741         setup_per_zone_wmarks();
7742         refresh_zone_stat_thresholds();
7743         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7744
7745 #ifdef CONFIG_NUMA
7746         setup_min_unmapped_ratio();
7747         setup_min_slab_ratio();
7748 #endif
7749
7750         return 0;
7751 }
7752 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7753
7754 /*
7755  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7756  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7757  *      changes.
7758  */
7759 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7760         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7761 {
7762         int rc;
7763
7764         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7765         if (rc)
7766                 return rc;
7767
7768         if (write) {
7769                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7770                 setup_per_zone_wmarks();
7771         }
7772         return 0;
7773 }
7774
7775 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7776         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7777 {
7778         int rc;
7779
7780         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7781         if (rc)
7782                 return rc;
7783
7784         return 0;
7785 }
7786
7787 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7788         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7789 {
7790         int rc;
7791
7792         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7793         if (rc)
7794                 return rc;
7795
7796         if (write)
7797                 setup_per_zone_wmarks();
7798
7799         return 0;
7800 }
7801
7802 #ifdef CONFIG_NUMA
7803 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7804 {
7805         pg_data_t *pgdat;
7806         struct zone *zone;
7807
7808         for_each_online_pgdat(pgdat)
7809                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7810
7811         for_each_zone(zone)
7812                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7813                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7814 }
7815
7816
7817 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7818         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7819 {
7820         int rc;
7821
7822         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7823         if (rc)
7824                 return rc;
7825
7826         setup_min_unmapped_ratio();
7827
7828         return 0;
7829 }
7830
7831 static void setup_min_slab_ratio(void)
7832 {
7833         pg_data_t *pgdat;
7834         struct zone *zone;
7835
7836         for_each_online_pgdat(pgdat)
7837                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7838
7839         for_each_zone(zone)
7840                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7841                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7842 }
7843
7844 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7845         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7846 {
7847         int rc;
7848
7849         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7850         if (rc)
7851                 return rc;
7852
7853         setup_min_slab_ratio();
7854
7855         return 0;
7856 }
7857 #endif
7858
7859 /*
7860  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7861  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7862  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7863  *
7864  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7865  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7866  * if in function of the boot time zone sizes.
7867  */
7868 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7869         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7870 {
7871         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7872         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7873         return 0;
7874 }
7875
7876 /*
7877  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7878  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7879  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7880  */
7881 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7882         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7883 {
7884         struct zone *zone;
7885         int old_percpu_pagelist_fraction;
7886         int ret;
7887
7888         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7889         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7890
7891         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7892         if (!write || ret < 0)
7893                 goto out;
7894
7895         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7896         if (percpu_pagelist_fraction &&
7897             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7898                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7899                 ret = -EINVAL;
7900                 goto out;
7901         }
7902
7903         /* No change? */
7904         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7905                 goto out;
7906
7907         for_each_populated_zone(zone) {
7908                 unsigned int cpu;
7909
7910                 for_each_possible_cpu(cpu)
7911                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7912                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7913         }
7914 out:
7915         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7916         return ret;
7917 }
7918
7919 #ifdef CONFIG_NUMA
7920 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7921
7922 static int __init set_hashdist(char *str)
7923 {
7924         if (!str)
7925                 return 0;
7926         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7927         return 1;
7928 }
7929 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7930 #endif
7931
7932 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7933 /*
7934  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7935  * is not known to alloc_large_system_hash().
7936  */
7937 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7938 {
7939         return 0;
7940 }
7941 #endif
7942
7943 /*
7944  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7945  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7946  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7947  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7948  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7949  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7950  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7951  */
7952 #if __BITS_PER_LONG > 32
7953 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7954 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7955 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7956 #endif
7957
7958 /*
7959  * allocate a large system hash table from bootmem
7960  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7961  *   quantity of entries
7962  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7963  */
7964 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7965                                      unsigned long bucketsize,
7966                                      unsigned long numentries,
7967                                      int scale,
7968                                      int flags,
7969                                      unsigned int *_hash_shift,
7970                                      unsigned int *_hash_mask,
7971                                      unsigned long low_limit,
7972                                      unsigned long high_limit)
7973 {
7974         unsigned long long max = high_limit;
7975         unsigned long log2qty, size;
7976         void *table = NULL;
7977         gfp_t gfp_flags;
7978
7979         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7980         if (!numentries) {
7981                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7982                 numentries = nr_kernel_pages;
7983                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7984
7985                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7986                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7987                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7988
7989 #if __BITS_PER_LONG > 32
7990                 if (!high_limit) {
7991                         unsigned long adapt;
7992
7993                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7994                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7995                                 scale++;
7996                 }
7997 #endif
7998
7999                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
8000                 if (scale > PAGE_SHIFT)
8001                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
8002                 else
8003                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
8004
8005                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
8006                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
8007                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
8008                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
8009                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
8010                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
8011                                 BUG_ON(!numentries);
8012                         }
8013                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
8014                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
8015         }
8016         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
8017
8018         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
8019         if (max == 0) {
8020                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
8021                 do_div(max, bucketsize);
8022         }
8023         max = min(max, 0x80000000ULL);
8024
8025         if (numentries < low_limit)
8026                 numentries = low_limit;
8027         if (numentries > max)
8028                 numentries = max;
8029
8030         log2qty = ilog2(numentries);
8031
8032         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
8033         do {
8034                 size = bucketsize << log2qty;
8035                 if (flags & HASH_EARLY) {
8036                         if (flags & HASH_ZERO)
8037                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
8038                         else
8039                                 table = memblock_alloc_raw(size,
8040                                                            SMP_CACHE_BYTES);
8041                 } else if (hashdist) {
8042                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
8043                 } else {
8044                         /*
8045                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
8046                          * some pages at the end of hash table which
8047                          * alloc_pages_exact() automatically does
8048                          */
8049                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
8050                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
8051                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
8052                         }
8053                 }
8054         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
8055
8056         if (!table)
8057                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
8058
8059         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
8060                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
8061
8062         if (_hash_shift)
8063                 *_hash_shift = log2qty;
8064         if (_hash_mask)
8065                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8066
8067         return table;
8068 }
8069
8070 /*
8071  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8072  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
8073  *
8074  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8075  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8076  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8077  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8078  */
8079 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
8080                          int migratetype, int flags)
8081 {
8082         unsigned long found;
8083         unsigned long iter = 0;
8084         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8085         const char *reason = "unmovable page";
8086
8087         /*
8088          * TODO we could make this much more efficient by not checking every
8089          * page in the range if we know all of them are in MOVABLE_ZONE and
8090          * that the movable zone guarantees that pages are migratable but
8091          * the later is not the case right now unfortunatelly. E.g. movablecore
8092          * can still lead to having bootmem allocations in zone_movable.
8093          */
8094
8095         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8096                 /*
8097                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8098                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8099                  * so consider them movable here.
8100                  */
8101                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8102                         return false;
8103
8104                 reason = "CMA page";
8105                 goto unmovable;
8106         }
8107
8108         for (found = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
8109                 unsigned long check = pfn + iter;
8110
8111                 if (!pfn_valid_within(check))
8112                         continue;
8113
8114                 page = pfn_to_page(check);
8115
8116                 if (PageReserved(page))
8117                         goto unmovable;
8118
8119                 /*
8120                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8121                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8122                  * is movable.
8123                  */
8124                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8125                         continue;
8126
8127                 /*
8128                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
8129                  * We need not scan over tail pages because we don't
8130                  * handle each tail page individually in migration.
8131                  */
8132                 if (PageHuge(page)) {
8133                         struct page *head = compound_head(page);
8134                         unsigned int skip_pages;
8135
8136                         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
8137                                 goto unmovable;
8138
8139                         skip_pages = (1 << compound_order(head)) - (page - head);
8140                         iter += skip_pages - 1;
8141                         continue;
8142                 }
8143
8144                 /*
8145                  * We can't use page_count without pin a page
8146                  * because another CPU can free compound page.
8147                  * This check already skips compound tails of THP
8148                  * because their page->_refcount is zero at all time.
8149                  */
8150                 if (!page_ref_count(page)) {
8151                         if (PageBuddy(page))
8152                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
8153                         continue;
8154                 }
8155
8156                 /*
8157                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8158                  * page_count() is not 0.
8159                  */
8160                 if ((flags & SKIP_HWPOISON) && PageHWPoison(page))
8161                         continue;
8162
8163                 if (__PageMovable(page))
8164                         continue;
8165
8166                 if (!PageLRU(page))
8167                         found++;
8168                 /*
8169                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
8170                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
8171                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
8172                  */
8173                 /*
8174                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
8175                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
8176                  *
8177                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
8178                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
8179                  * page at boot.
8180                  */
8181                 if (found > count)
8182                         goto unmovable;
8183         }
8184         return false;
8185 unmovable:
8186         WARN_ON_ONCE(zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE);
8187         if (flags & REPORT_FAILURE)
8188                 dump_page(pfn_to_page(pfn + iter), reason);
8189         return true;
8190 }
8191
8192 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
8193 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
8194 {
8195         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8196                              pageblock_nr_pages) - 1);
8197 }
8198
8199 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
8200 {
8201         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8202                                 pageblock_nr_pages));
8203 }
8204
8205 /* [start, end) must belong to a single zone. */
8206 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
8207                                         unsigned long start, unsigned long end)
8208 {
8209         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
8210         unsigned long nr_reclaimed;
8211         unsigned long pfn = start;
8212         unsigned int tries = 0;
8213         int ret = 0;
8214
8215         migrate_prep();
8216
8217         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
8218                 if (fatal_signal_pending(current)) {
8219                         ret = -EINTR;
8220                         break;
8221                 }
8222
8223                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
8224                         cc->nr_migratepages = 0;
8225                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
8226                         if (!pfn) {
8227                                 ret = -EINTR;
8228                                 break;
8229                         }
8230                         tries = 0;
8231                 } else if (++tries == 5) {
8232                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
8233                         break;
8234                 }
8235
8236                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
8237                                                         &cc->migratepages);
8238                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
8239
8240                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
8241                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE);
8242         }
8243         if (ret < 0) {
8244                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
8245                 return ret;
8246         }
8247         return 0;
8248 }
8249
8250 /**
8251  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
8252  * @start:      start PFN to allocate
8253  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
8254  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
8255  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
8256  *                      in range must have the same migratetype and it must
8257  *                      be either of the two.
8258  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
8259  *
8260  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
8261  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
8262  *
8263  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
8264  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
8265  * be modified by others.
8266  *
8267  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
8268  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
8269  * need to be freed with free_contig_range().
8270  */
8271 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
8272                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
8273 {
8274         unsigned long outer_start, outer_end;
8275         unsigned int order;
8276         int ret = 0;
8277
8278         struct compact_control cc = {
8279                 .nr_migratepages = 0,
8280                 .order = -1,
8281                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
8282                 .mode = MIGRATE_SYNC,
8283                 .ignore_skip_hint = true,
8284                 .no_set_skip_hint = true,
8285                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
8286         };
8287         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
8288
8289         /*
8290          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
8291          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
8292          * have different sizes, and due to the way page allocator
8293          * work, we align the range to biggest of the two pages so
8294          * that page allocator won't try to merge buddies from
8295          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
8296          * other migration type.
8297          *
8298          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
8299          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
8300          * we are interested in).  This will put all the pages in
8301          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
8302          *
8303          * When this is done, we take the pages in range from page
8304          * allocator removing them from the buddy system.  This way
8305          * page allocator will never consider using them.
8306          *
8307          * This lets us mark the pageblocks back as
8308          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
8309          * aligned range but not in the unaligned, original range are
8310          * put back to page allocator so that buddy can use them.
8311          */
8312
8313         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8314                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
8315         if (ret < 0)
8316                 return ret;
8317
8318         /*
8319          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
8320          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
8321          * which will report the busy page.
8322          *
8323          * It is possible that busy pages could become available before
8324          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
8325          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
8326          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
8327          */
8328         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
8329         if (ret && ret != -EBUSY)
8330                 goto done;
8331         ret =0;
8332
8333         /*
8334          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
8335          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
8336          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
8337          * What we are going to do is to allocate all pages from
8338          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
8339          *
8340          * The only problem is that pages at the beginning and at the
8341          * end of interesting range may be not aligned with pages that
8342          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
8343          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
8344          * once this is done free the pages we are not interested in.
8345          *
8346          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
8347          * isolated thus they won't get removed from buddy.
8348          */
8349
8350         lru_add_drain_all();
8351
8352         order = 0;
8353         outer_start = start;
8354         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
8355                 if (++order >= MAX_ORDER) {
8356                         outer_start = start;
8357                         break;
8358                 }
8359                 outer_start &= ~0UL << order;
8360         }
8361
8362         if (outer_start != start) {
8363                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
8364
8365                 /*
8366                  * outer_start page could be small order buddy page and
8367                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
8368                  * in this case to report failed page properly
8369                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
8370                  */
8371                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
8372                         outer_start = start;
8373         }
8374
8375         /* Make sure the range is really isolated. */
8376         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
8377                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
8378                         __func__, outer_start, end);
8379                 ret = -EBUSY;
8380                 goto done;
8381         }
8382
8383         /* Grab isolated pages from freelists. */
8384         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
8385         if (!outer_end) {
8386                 ret = -EBUSY;
8387                 goto done;
8388         }
8389
8390         /* Free head and tail (if any) */
8391         if (start != outer_start)
8392                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
8393         if (end != outer_end)
8394                 free_contig_range(end, outer_end - end);
8395
8396 done:
8397         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8398                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
8399         return ret;
8400 }
8401 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
8402
8403 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned int nr_pages)
8404 {
8405         unsigned int count = 0;
8406
8407         for (; nr_pages--; pfn++) {
8408                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
8409
8410                 count += page_count(page) != 1;
8411                 __free_page(page);
8412         }
8413         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
8414 }
8415
8416 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
8417 /*
8418  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
8419  * page high values need to be recalulated.
8420  */
8421 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
8422 {
8423         unsigned cpu;
8424         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8425         for_each_possible_cpu(cpu)
8426                 pageset_set_high_and_batch(zone,
8427                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
8428         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8429 }
8430 #endif
8431
8432 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
8433 {
8434         unsigned long flags;
8435         int cpu;
8436         struct per_cpu_pageset *pset;
8437
8438         /* avoid races with drain_pages()  */
8439         local_irq_save(flags);
8440         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
8441                 for_each_online_cpu(cpu) {
8442                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
8443                         drain_zonestat(zone, pset);
8444                 }
8445                 free_percpu(zone->pageset);
8446                 zone->pageset = &boot_pageset;
8447         }
8448         local_irq_restore(flags);
8449 }
8450
8451 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
8452 /*
8453  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
8454  * before calling this.
8455  */
8456 unsigned long
8457 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
8458 {
8459         struct page *page;
8460         struct zone *zone;
8461         unsigned int order, i;
8462         unsigned long pfn;
8463         unsigned long flags;
8464         unsigned long offlined_pages = 0;
8465
8466         /* find the first valid pfn */
8467         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
8468                 if (pfn_valid(pfn))
8469                         break;
8470         if (pfn == end_pfn)
8471                 return offlined_pages;
8472
8473         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
8474         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
8475         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8476         pfn = start_pfn;
8477         while (pfn < end_pfn) {
8478                 if (!pfn_valid(pfn)) {
8479                         pfn++;
8480                         continue;
8481                 }
8482                 page = pfn_to_page(pfn);
8483                 /*
8484                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8485                  * page_count() is not 0.
8486                  */
8487                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
8488                         pfn++;
8489                         SetPageReserved(page);
8490                         offlined_pages++;
8491                         continue;
8492                 }
8493
8494                 BUG_ON(page_count(page));
8495                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
8496                 order = page_order(page);
8497                 offlined_pages += 1 << order;
8498 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
8499                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
8500                         pfn, 1 << order, end_pfn);
8501 #endif
8502                 list_del(&page->lru);
8503                 rmv_page_order(page);
8504                 zone->free_area[order].nr_free--;
8505                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
8506                         SetPageReserved((page+i));
8507                 pfn += (1 << order);
8508         }
8509         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8510
8511         return offlined_pages;
8512 }
8513 #endif
8514
8515 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
8516 {
8517         struct zone *zone = page_zone(page);
8518         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8519         unsigned long flags;
8520         unsigned int order;
8521
8522         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8523         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8524                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8525
8526                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
8527                         break;
8528         }
8529         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8530
8531         return order < MAX_ORDER;
8532 }
8533
8534 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
8535 /*
8536  * Set PG_hwpoison flag if a given page is confirmed to be a free page.  This
8537  * test is performed under the zone lock to prevent a race against page
8538  * allocation.
8539  */
8540 bool set_hwpoison_free_buddy_page(struct page *page)
8541 {
8542         struct zone *zone = page_zone(page);
8543         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8544         unsigned long flags;
8545         unsigned int order;
8546         bool hwpoisoned = false;
8547
8548         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8549         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8550                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8551
8552                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order) {
8553                         if (!TestSetPageHWPoison(page))
8554                                 hwpoisoned = true;
8555                         break;
8556                 }
8557         }
8558         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8559
8560         return hwpoisoned;
8561 }
8562 #endif