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