mm, page_alloc: allow hugepage fallback to remote nodes when madvised
[linux-2.6-block.git] / mm / page_alloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/page_alloc.c
4  *
5  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
6  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
7  *
8  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
9  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
10  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
11  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
12  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
13  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
14  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
15  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
16  */
17
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/highmem.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/interrupt.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/jiffies.h>
25 #include <linux/memblock.h>
26 #include <linux/compiler.h>
27 #include <linux/kernel.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/random.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/debugobjects.h>
54 #include <linux/kmemleak.h>
55 #include <linux/compaction.h>
56 #include <trace/events/kmem.h>
57 #include <trace/events/oom.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/hugetlb.h>
62 #include <linux/sched/rt.h>
63 #include <linux/sched/mm.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66 #include <linux/memcontrol.h>
67 #include <linux/ftrace.h>
68 #include <linux/lockdep.h>
69 #include <linux/nmi.h>
70 #include <linux/psi.h>
71
72 #include <asm/sections.h>
73 #include <asm/tlbflush.h>
74 #include <asm/div64.h>
75 #include "internal.h"
76 #include "shuffle.h"
77
78 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
79 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
80 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
81
82 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
83 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
84 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
85 #endif
86
87 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
88
89 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
90 /*
91  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
92  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
93  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
94  * defined in <linux/topology.h>.
95  */
96 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
97 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
98 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
99 #endif
100
101 /* work_structs for global per-cpu drains */
102 struct pcpu_drain {
103         struct zone *zone;
104         struct work_struct work;
105 };
106 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
107 DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
108
109 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
110 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
111 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
112 #endif
113
114 /*
115  * Array of node states.
116  */
117 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
118         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
119         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
120 #ifndef CONFIG_NUMA
121         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
122 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
123         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
124 #endif
125         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
126         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
127 #endif  /* NUMA */
128 };
129 EXPORT_SYMBOL(node_states);
130
131 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
132 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
133 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
134 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
135
136 int percpu_pagelist_fraction;
137 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
138 #ifdef CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON
139 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(init_on_alloc);
140 #else
141 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(init_on_alloc);
142 #endif
143 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
144
145 #ifdef CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON
146 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(init_on_free);
147 #else
148 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(init_on_free);
149 #endif
150 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
151
152 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
153 {
154         int ret;
155         bool bool_result;
156
157         if (!buf)
158                 return -EINVAL;
159         ret = kstrtobool(buf, &bool_result);
160         if (bool_result && page_poisoning_enabled())
161                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, will take precedence over init_on_alloc\n");
162         if (bool_result)
163                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
164         else
165                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
166         return ret;
167 }
168 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
169
170 static int __init early_init_on_free(char *buf)
171 {
172         int ret;
173         bool bool_result;
174
175         if (!buf)
176                 return -EINVAL;
177         ret = kstrtobool(buf, &bool_result);
178         if (bool_result && page_poisoning_enabled())
179                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, will take precedence over init_on_free\n");
180         if (bool_result)
181                 static_branch_enable(&init_on_free);
182         else
183                 static_branch_disable(&init_on_free);
184         return ret;
185 }
186 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
187
188 /*
189  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
190  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
191  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
192  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
193  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
194  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
195  */
196 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
197 {
198         return page->index;
199 }
200
201 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
202 {
203         page->index = migratetype;
204 }
205
206 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
207 /*
208  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
209  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
210  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
211  * they should always be called with system_transition_mutex held
212  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
213  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
214  * with that modification).
215  */
216
217 static gfp_t saved_gfp_mask;
218
219 void pm_restore_gfp_mask(void)
220 {
221         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
222         if (saved_gfp_mask) {
223                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
224                 saved_gfp_mask = 0;
225         }
226 }
227
228 void pm_restrict_gfp_mask(void)
229 {
230         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
231         WARN_ON(saved_gfp_mask);
232         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
233         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
234 }
235
236 bool pm_suspended_storage(void)
237 {
238         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
239                 return false;
240         return true;
241 }
242 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
243
244 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
245 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
246 #endif
247
248 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
249
250 /*
251  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
252  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
253  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
254  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
255  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
256  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
257  *
258  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
259  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
260  */
261 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
262 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
263         [ZONE_DMA] = 256,
264 #endif
265 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
266         [ZONE_DMA32] = 256,
267 #endif
268         [ZONE_NORMAL] = 32,
269 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
270         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
271 #endif
272         [ZONE_MOVABLE] = 0,
273 };
274
275 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
276 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
277          "DMA",
278 #endif
279 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
280          "DMA32",
281 #endif
282          "Normal",
283 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
284          "HighMem",
285 #endif
286          "Movable",
287 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
288          "Device",
289 #endif
290 };
291
292 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
293         "Unmovable",
294         "Movable",
295         "Reclaimable",
296         "HighAtomic",
297 #ifdef CONFIG_CMA
298         "CMA",
299 #endif
300 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
301         "Isolate",
302 #endif
303 };
304
305 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
306         NULL,
307         free_compound_page,
308 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
309         free_huge_page,
310 #endif
311 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
312         free_transhuge_page,
313 #endif
314 };
315
316 int min_free_kbytes = 1024;
317 int user_min_free_kbytes = -1;
318 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
319 /*
320  * DiscontigMem defines memory ranges as separate pg_data_t even if the ranges
321  * are not on separate NUMA nodes. Functionally this works but with
322  * watermark_boost_factor, it can reclaim prematurely as the ranges can be
323  * quite small. By default, do not boost watermarks on discontigmem as in
324  * many cases very high-order allocations like THP are likely to be
325  * unsupported and the premature reclaim offsets the advantage of long-term
326  * fragmentation avoidance.
327  */
328 int watermark_boost_factor __read_mostly;
329 #else
330 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
331 #endif
332 int watermark_scale_factor = 10;
333
334 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
335 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
336 static unsigned long dma_reserve __initdata;
337
338 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
339 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
340 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
341 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
342 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
343 static unsigned long required_movablecore __initdata;
344 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
345 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
346 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
347
348 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
349 int movable_zone;
350 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
351 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
352
353 #if MAX_NUMNODES > 1
354 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
355 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
356 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
357 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
358 #endif
359
360 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
361
362 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
363 /*
364  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
365  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
366  * and we can permanently disable that path.
367  */
368 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
369
370 /*
371  * Calling kasan_free_pages() only after deferred memory initialization
372  * has completed. Poisoning pages during deferred memory init will greatly
373  * lengthen the process and cause problem in large memory systems as the
374  * deferred pages initialization is done with interrupt disabled.
375  *
376  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
377  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
378  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
379  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
380  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
381  * initialization is done, but this is not likely to happen.
382  */
383 static inline void kasan_free_nondeferred_pages(struct page *page, int order)
384 {
385         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages))
386                 kasan_free_pages(page, order);
387 }
388
389 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
390 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
391 {
392         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
393
394         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
395                 return true;
396
397         return false;
398 }
399
400 /*
401  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
402  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
403  */
404 static bool __meminit
405 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
406 {
407         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
408
409         /*
410          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
411          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
412          */
413         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
414                 prev_end_pfn = end_pfn;
415                 nr_initialised = 0;
416         }
417
418         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
419         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
420                 return false;
421
422         /*
423          * We start only with one section of pages, more pages are added as
424          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
425          */
426         nr_initialised++;
427         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
428             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
429                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
430                 return true;
431         }
432         return false;
433 }
434 #else
435 #define kasan_free_nondeferred_pages(p, o)      kasan_free_pages(p, o)
436
437 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
438 {
439         return false;
440 }
441
442 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
443 {
444         return false;
445 }
446 #endif
447
448 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
449 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
450                                                         unsigned long pfn)
451 {
452 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
453         return section_to_usemap(__pfn_to_section(pfn));
454 #else
455         return page_zone(page)->pageblock_flags;
456 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
457 }
458
459 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
460 {
461 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
462         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
463         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
464 #else
465         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
466         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
467 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
468 }
469
470 /**
471  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
472  * @page: The page within the block of interest
473  * @pfn: The target page frame number
474  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
475  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
476  *
477  * Return: pageblock_bits flags
478  */
479 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
480                                         unsigned long pfn,
481                                         unsigned long end_bitidx,
482                                         unsigned long mask)
483 {
484         unsigned long *bitmap;
485         unsigned long bitidx, word_bitidx;
486         unsigned long word;
487
488         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
489         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
490         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
491         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
492
493         word = bitmap[word_bitidx];
494         bitidx += end_bitidx;
495         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
496 }
497
498 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
499                                         unsigned long end_bitidx,
500                                         unsigned long mask)
501 {
502         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
503 }
504
505 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
506 {
507         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
508 }
509
510 /**
511  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
512  * @page: The page within the block of interest
513  * @flags: The flags to set
514  * @pfn: The target page frame number
515  * @end_bitidx: The last bit of interest
516  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
517  */
518 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
519                                         unsigned long pfn,
520                                         unsigned long end_bitidx,
521                                         unsigned long mask)
522 {
523         unsigned long *bitmap;
524         unsigned long bitidx, word_bitidx;
525         unsigned long old_word, word;
526
527         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
528         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
529
530         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
531         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
532         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
533         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
534
535         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
536
537         bitidx += end_bitidx;
538         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
539         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
540
541         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
542         for (;;) {
543                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
544                 if (word == old_word)
545                         break;
546                 word = old_word;
547         }
548 }
549
550 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
551 {
552         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
553                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
554                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
555
556         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
557                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
558 }
559
560 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
561 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
562 {
563         int ret = 0;
564         unsigned seq;
565         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
566         unsigned long sp, start_pfn;
567
568         do {
569                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
570                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
571                 sp = zone->spanned_pages;
572                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
573                         ret = 1;
574         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
575
576         if (ret)
577                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
578                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
579                         start_pfn, start_pfn + sp);
580
581         return ret;
582 }
583
584 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
585 {
586         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
587                 return 0;
588         if (zone != page_zone(page))
589                 return 0;
590
591         return 1;
592 }
593 /*
594  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
595  */
596 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
597 {
598         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
599                 return 1;
600         if (!page_is_consistent(zone, page))
601                 return 1;
602
603         return 0;
604 }
605 #else
606 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
607 {
608         return 0;
609 }
610 #endif
611
612 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
613                 unsigned long bad_flags)
614 {
615         static unsigned long resume;
616         static unsigned long nr_shown;
617         static unsigned long nr_unshown;
618
619         /*
620          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
621          * or allow a steady drip of one report per second.
622          */
623         if (nr_shown == 60) {
624                 if (time_before(jiffies, resume)) {
625                         nr_unshown++;
626                         goto out;
627                 }
628                 if (nr_unshown) {
629                         pr_alert(
630                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
631                                 nr_unshown);
632                         nr_unshown = 0;
633                 }
634                 nr_shown = 0;
635         }
636         if (nr_shown++ == 0)
637                 resume = jiffies + 60 * HZ;
638
639         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
640                 current->comm, page_to_pfn(page));
641         __dump_page(page, reason);
642         bad_flags &= page->flags;
643         if (bad_flags)
644                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
645                                                 bad_flags, &bad_flags);
646         dump_page_owner(page);
647
648         print_modules();
649         dump_stack();
650 out:
651         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
652         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
653         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
654 }
655
656 /*
657  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
658  *
659  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
660  *
661  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
662  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
663  *
664  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
665  * page destructors. See compound_page_dtors.
666  *
667  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
668  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
669  */
670
671 void free_compound_page(struct page *page)
672 {
673         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
674 }
675
676 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
677 {
678         int i;
679         int nr_pages = 1 << order;
680
681         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
682         set_compound_order(page, order);
683         __SetPageHead(page);
684         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
685                 struct page *p = page + i;
686                 set_page_count(p, 0);
687                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
688                 set_compound_head(p, page);
689         }
690         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
691 }
692
693 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
694 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
695
696 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT
697 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(_debug_pagealloc_enabled);
698 #else
699 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
700 #endif
701 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
702
703 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
704
705 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
706 {
707         bool enable = false;
708
709         if (kstrtobool(buf, &enable))
710                 return -EINVAL;
711
712         if (enable)
713                 static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
714
715         return 0;
716 }
717 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
718
719 static void init_debug_guardpage(void)
720 {
721         if (!debug_pagealloc_enabled())
722                 return;
723
724         if (!debug_guardpage_minorder())
725                 return;
726
727         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
728 }
729
730 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
731 {
732         unsigned long res;
733
734         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
735                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
736                 return 0;
737         }
738         _debug_guardpage_minorder = res;
739         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
740         return 0;
741 }
742 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
743
744 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
745                                 unsigned int order, int migratetype)
746 {
747         if (!debug_guardpage_enabled())
748                 return false;
749
750         if (order >= debug_guardpage_minorder())
751                 return false;
752
753         __SetPageGuard(page);
754         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
755         set_page_private(page, order);
756         /* Guard pages are not available for any usage */
757         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
758
759         return true;
760 }
761
762 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
763                                 unsigned int order, int migratetype)
764 {
765         if (!debug_guardpage_enabled())
766                 return;
767
768         __ClearPageGuard(page);
769
770         set_page_private(page, 0);
771         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
772                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
773 }
774 #else
775 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
776                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
777 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
778                                 unsigned int order, int migratetype) {}
779 #endif
780
781 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
782 {
783         set_page_private(page, order);
784         __SetPageBuddy(page);
785 }
786
787 /*
788  * This function checks whether a page is free && is the buddy
789  * we can coalesce a page and its buddy if
790  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
791  * (b) the buddy is in the buddy system &&
792  * (c) a page and its buddy have the same order &&
793  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
794  *
795  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
796  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
797  *
798  * For recording page's order, we use page_private(page).
799  */
800 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
801                                                         unsigned int order)
802 {
803         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
804                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
805                         return 0;
806
807                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
808
809                 return 1;
810         }
811
812         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
813                 /*
814                  * zone check is done late to avoid uselessly
815                  * calculating zone/node ids for pages that could
816                  * never merge.
817                  */
818                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
819                         return 0;
820
821                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
822
823                 return 1;
824         }
825         return 0;
826 }
827
828 #ifdef CONFIG_COMPACTION
829 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
830 {
831         struct capture_control *capc = current->capture_control;
832
833         return capc &&
834                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
835                 !capc->page &&
836                 capc->cc->zone == zone &&
837                 capc->cc->direct_compaction ? capc : NULL;
838 }
839
840 static inline bool
841 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
842                    int order, int migratetype)
843 {
844         if (!capc || order != capc->cc->order)
845                 return false;
846
847         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
848         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
849             is_migrate_isolate(migratetype))
850                 return false;
851
852         /*
853          * Do not let lower order allocations polluate a movable pageblock.
854          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
855          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
856          * have trouble finding a high-order free page.
857          */
858         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
859                 return false;
860
861         capc->page = page;
862         return true;
863 }
864
865 #else
866 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
867 {
868         return NULL;
869 }
870
871 static inline bool
872 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
873                    int order, int migratetype)
874 {
875         return false;
876 }
877 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
878
879 /*
880  * Freeing function for a buddy system allocator.
881  *
882  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
883  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
884  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
885  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
886  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
887  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
888  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
889  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
890  * parts of the VM system.
891  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
892  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
893  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
894  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
895  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
896  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
897  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
898  * triggers coalescing into a block of larger size.
899  *
900  * -- nyc
901  */
902
903 static inline void __free_one_page(struct page *page,
904                 unsigned long pfn,
905                 struct zone *zone, unsigned int order,
906                 int migratetype)
907 {
908         unsigned long combined_pfn;
909         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
910         struct page *buddy;
911         unsigned int max_order;
912         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
913
914         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
915
916         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
917         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
918
919         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
920         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
921                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
922
923         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
924         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
925
926 continue_merging:
927         while (order < max_order - 1) {
928                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
929                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
930                                                                 migratetype);
931                         return;
932                 }
933                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
934                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
935
936                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
937                         goto done_merging;
938                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
939                         goto done_merging;
940                 /*
941                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
942                  * merge with it and move up one order.
943                  */
944                 if (page_is_guard(buddy))
945                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
946                 else
947                         del_page_from_free_area(buddy, &zone->free_area[order]);
948                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
949                 page = page + (combined_pfn - pfn);
950                 pfn = combined_pfn;
951                 order++;
952         }
953         if (max_order < MAX_ORDER) {
954                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
955                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
956                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
957                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
958                  *
959                  * We don't want to hit this code for the more frequent
960                  * low-order merging.
961                  */
962                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
963                         int buddy_mt;
964
965                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
966                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
967                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
968
969                         if (migratetype != buddy_mt
970                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
971                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
972                                 goto done_merging;
973                 }
974                 max_order++;
975                 goto continue_merging;
976         }
977
978 done_merging:
979         set_page_order(page, order);
980
981         /*
982          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
983          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
984          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
985          * that is happening, add the free page to the tail of the list
986          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
987          * as a higher order page
988          */
989         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)
990                         && !is_shuffle_order(order)) {
991                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
992                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
993                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
994                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
995                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
996                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
997                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
998                         add_to_free_area_tail(page, &zone->free_area[order],
999                                               migratetype);
1000                         return;
1001                 }
1002         }
1003
1004         if (is_shuffle_order(order))
1005                 add_to_free_area_random(page, &zone->free_area[order],
1006                                 migratetype);
1007         else
1008                 add_to_free_area(page, &zone->free_area[order], migratetype);
1009
1010 }
1011
1012 /*
1013  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
1014  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
1015  * check if necessary.
1016  */
1017 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
1018                                         unsigned long check_flags)
1019 {
1020         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1021                 return false;
1022
1023         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1024                         page_ref_count(page) |
1025 #ifdef CONFIG_MEMCG
1026                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
1027 #endif
1028                         (page->flags & check_flags)))
1029                 return false;
1030
1031         return true;
1032 }
1033
1034 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
1035 {
1036         const char *bad_reason;
1037         unsigned long bad_flags;
1038
1039         bad_reason = NULL;
1040         bad_flags = 0;
1041
1042         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1043                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1044         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1045                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1046         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1047                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1048         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
1049                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1050                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
1051         }
1052 #ifdef CONFIG_MEMCG
1053         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1054                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1055 #endif
1056         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1057 }
1058
1059 static inline int free_pages_check(struct page *page)
1060 {
1061         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1062                 return 0;
1063
1064         /* Something has gone sideways, find it */
1065         free_pages_check_bad(page);
1066         return 1;
1067 }
1068
1069 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1070 {
1071         int ret = 1;
1072
1073         /*
1074          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1075          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1076          */
1077         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1078
1079         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1080                 ret = 0;
1081                 goto out;
1082         }
1083         switch (page - head_page) {
1084         case 1:
1085                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1086                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1087                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
1088                         goto out;
1089                 }
1090                 break;
1091         case 2:
1092                 /*
1093                  * the second tail page: ->mapping is
1094                  * deferred_list.next -- ignore value.
1095                  */
1096                 break;
1097         default:
1098                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1099                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
1100                         goto out;
1101                 }
1102                 break;
1103         }
1104         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1105                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1106                 goto out;
1107         }
1108         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1109                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1110                 goto out;
1111         }
1112         ret = 0;
1113 out:
1114         page->mapping = NULL;
1115         clear_compound_head(page);
1116         return ret;
1117 }
1118
1119 static void kernel_init_free_pages(struct page *page, int numpages)
1120 {
1121         int i;
1122
1123         for (i = 0; i < numpages; i++)
1124                 clear_highpage(page + i);
1125 }
1126
1127 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1128                                         unsigned int order, bool check_free)
1129 {
1130         int bad = 0;
1131
1132         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1133
1134         trace_mm_page_free(page, order);
1135
1136         /*
1137          * Check tail pages before head page information is cleared to
1138          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1139          */
1140         if (unlikely(order)) {
1141                 bool compound = PageCompound(page);
1142                 int i;
1143
1144                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1145
1146                 if (compound)
1147                         ClearPageDoubleMap(page);
1148                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1149                         if (compound)
1150                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1151                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1152                                 bad++;
1153                                 continue;
1154                         }
1155                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1156                 }
1157         }
1158         if (PageMappingFlags(page))
1159                 page->mapping = NULL;
1160         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1161                 __memcg_kmem_uncharge(page, order);
1162         if (check_free)
1163                 bad += free_pages_check(page);
1164         if (bad)
1165                 return false;
1166
1167         page_cpupid_reset_last(page);
1168         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1169         reset_page_owner(page, order);
1170
1171         if (!PageHighMem(page)) {
1172                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1173                                            PAGE_SIZE << order);
1174                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1175                                            PAGE_SIZE << order);
1176         }
1177         arch_free_page(page, order);
1178         if (want_init_on_free())
1179                 kernel_init_free_pages(page, 1 << order);
1180
1181         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1182         if (debug_pagealloc_enabled())
1183                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1184
1185         kasan_free_nondeferred_pages(page, order);
1186
1187         return true;
1188 }
1189
1190 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1191 /*
1192  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked immediately when being freed
1193  * to pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are also rechecked when
1194  * moved from pcp lists to free lists.
1195  */
1196 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1197 {
1198         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1199 }
1200
1201 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1202 {
1203         if (debug_pagealloc_enabled())
1204                 return free_pages_check(page);
1205         else
1206                 return false;
1207 }
1208 #else
1209 /*
1210  * With DEBUG_VM disabled, order-0 pages being freed are checked only when
1211  * moving from pcp lists to free list in order to reduce overhead. With
1212  * debug_pagealloc enabled, they are checked also immediately when being freed
1213  * to the pcp lists.
1214  */
1215 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1216 {
1217         if (debug_pagealloc_enabled())
1218                 return free_pages_prepare(page, 0, true);
1219         else
1220                 return free_pages_prepare(page, 0, false);
1221 }
1222
1223 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1224 {
1225         return free_pages_check(page);
1226 }
1227 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1228
1229 static inline void prefetch_buddy(struct page *page)
1230 {
1231         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1232         unsigned long buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, 0);
1233         struct page *buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1234
1235         prefetch(buddy);
1236 }
1237
1238 /*
1239  * Frees a number of pages from the PCP lists
1240  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1241  * count is the number of pages to free.
1242  *
1243  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1244  * see if this freeing clears that state.
1245  *
1246  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1247  * pinned" detection logic.
1248  */
1249 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1250                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1251 {
1252         int migratetype = 0;
1253         int batch_free = 0;
1254         int prefetch_nr = 0;
1255         bool isolated_pageblocks;
1256         struct page *page, *tmp;
1257         LIST_HEAD(head);
1258
1259         while (count) {
1260                 struct list_head *list;
1261
1262                 /*
1263                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1264                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1265                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1266                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1267                  * lists
1268                  */
1269                 do {
1270                         batch_free++;
1271                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1272                                 migratetype = 0;
1273                         list = &pcp->lists[migratetype];
1274                 } while (list_empty(list));
1275
1276                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1277                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1278                         batch_free = count;
1279
1280                 do {
1281                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1282                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1283                         list_del(&page->lru);
1284                         pcp->count--;
1285
1286                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1287                                 continue;
1288
1289                         list_add_tail(&page->lru, &head);
1290
1291                         /*
1292                          * We are going to put the page back to the global
1293                          * pool, prefetch its buddy to speed up later access
1294                          * under zone->lock. It is believed the overhead of
1295                          * an additional test and calculating buddy_pfn here
1296                          * can be offset by reduced memory latency later. To
1297                          * avoid excessive prefetching due to large count, only
1298                          * prefetch buddy for the first pcp->batch nr of pages.
1299                          */
1300                         if (prefetch_nr++ < pcp->batch)
1301                                 prefetch_buddy(page);
1302                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1303         }
1304
1305         spin_lock(&zone->lock);
1306         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1307
1308         /*
1309          * Use safe version since after __free_one_page(),
1310          * page->lru.next will not point to original list.
1311          */
1312         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &head, lru) {
1313                 int mt = get_pcppage_migratetype(page);
1314                 /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1315                 VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1316                 /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1317                 if (unlikely(isolated_pageblocks))
1318                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1319
1320                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1321                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1322         }
1323         spin_unlock(&zone->lock);
1324 }
1325
1326 static void free_one_page(struct zone *zone,
1327                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1328                                 unsigned int order,
1329                                 int migratetype)
1330 {
1331         spin_lock(&zone->lock);
1332         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1333                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1334                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1335         }
1336         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1337         spin_unlock(&zone->lock);
1338 }
1339
1340 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1341                                 unsigned long zone, int nid)
1342 {
1343         mm_zero_struct_page(page);
1344         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1345         init_page_count(page);
1346         page_mapcount_reset(page);
1347         page_cpupid_reset_last(page);
1348         page_kasan_tag_reset(page);
1349
1350         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1351 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1352         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1353         if (!is_highmem_idx(zone))
1354                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1355 #endif
1356 }
1357
1358 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1359 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1360 {
1361         pg_data_t *pgdat;
1362         int nid, zid;
1363
1364         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1365                 return;
1366
1367         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1368         pgdat = NODE_DATA(nid);
1369
1370         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1371                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1372
1373                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1374                         break;
1375         }
1376         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1377 }
1378 #else
1379 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1380 {
1381 }
1382 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1383
1384 /*
1385  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1386  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1387  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1388  * sent to the buddy page allocator.
1389  */
1390 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1391 {
1392         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1393         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1394
1395         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1396                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1397                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1398
1399                         init_reserved_page(start_pfn);
1400
1401                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1402                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1403
1404                         /*
1405                          * no need for atomic set_bit because the struct
1406                          * page is not visible yet so nobody should
1407                          * access it yet.
1408                          */
1409                         __SetPageReserved(page);
1410                 }
1411         }
1412 }
1413
1414 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1415 {
1416         unsigned long flags;
1417         int migratetype;
1418         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1419
1420         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1421                 return;
1422
1423         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1424         local_irq_save(flags);
1425         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1426         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1427         local_irq_restore(flags);
1428 }
1429
1430 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1431 {
1432         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1433         struct page *p = page;
1434         unsigned int loop;
1435
1436         prefetchw(p);
1437         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1438                 prefetchw(p + 1);
1439                 __ClearPageReserved(p);
1440                 set_page_count(p, 0);
1441         }
1442         __ClearPageReserved(p);
1443         set_page_count(p, 0);
1444
1445         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1446         set_page_refcounted(page);
1447         __free_pages(page, order);
1448 }
1449
1450 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1451         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1452
1453 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1454
1455 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1456 {
1457         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1458         int nid;
1459
1460         spin_lock(&early_pfn_lock);
1461         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1462         if (nid < 0)
1463                 nid = first_online_node;
1464         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1465
1466         return nid;
1467 }
1468 #endif
1469
1470 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1471 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1472 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1473 {
1474         int nid;
1475
1476         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1477         if (nid >= 0 && nid != node)
1478                 return false;
1479         return true;
1480 }
1481
1482 #else
1483 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1484 {
1485         return true;
1486 }
1487 #endif
1488
1489
1490 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1491                                                         unsigned int order)
1492 {
1493         if (early_page_uninitialised(pfn))
1494                 return;
1495         __free_pages_core(page, order);
1496 }
1497
1498 /*
1499  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1500  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1501  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1502  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1503  * pageblocks.
1504  *
1505  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1506  *
1507  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1508  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1509  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1510  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1511  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1512  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1513  * page in a pageblock.
1514  */
1515 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1516                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1517 {
1518         struct page *start_page;
1519         struct page *end_page;
1520
1521         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1522         end_pfn--;
1523
1524         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1525                 return NULL;
1526
1527         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1528         if (!start_page)
1529                 return NULL;
1530
1531         if (page_zone(start_page) != zone)
1532                 return NULL;
1533
1534         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1535
1536         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1537         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1538                 return NULL;
1539
1540         return start_page;
1541 }
1542
1543 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1544 {
1545         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1546         unsigned long block_end_pfn;
1547
1548         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1549         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1550                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1551                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1552
1553                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1554
1555                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1556                                              block_end_pfn, zone))
1557                         return;
1558         }
1559
1560         /* We confirm that there is no hole */
1561         zone->contiguous = true;
1562 }
1563
1564 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1565 {
1566         zone->contiguous = false;
1567 }
1568
1569 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1570 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1571                                        unsigned long nr_pages)
1572 {
1573         struct page *page;
1574         unsigned long i;
1575
1576         if (!nr_pages)
1577                 return;
1578
1579         page = pfn_to_page(pfn);
1580
1581         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1582         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1583             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1584                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1585                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1586                 return;
1587         }
1588
1589         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1590                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1591                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1592                 __free_pages_core(page, 0);
1593         }
1594 }
1595
1596 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1597 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1598 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1599
1600 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1601 {
1602         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1603                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1604 }
1605
1606 /*
1607  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1608  *
1609  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1610  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1611  * function is optimized out.
1612  *
1613  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1614  * of the head pfn.
1615  */
1616 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1617 {
1618         if (!pfn_valid_within(pfn))
1619                 return false;
1620         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1621                 return false;
1622         return true;
1623 }
1624
1625 /*
1626  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1627  * pageblock_nr_pages sizes.
1628  */
1629 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1630                                        unsigned long end_pfn)
1631 {
1632         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1633         unsigned long nr_free = 0;
1634
1635         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1636                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1637                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1638                         nr_free = 0;
1639                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1640                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1641                         nr_free = 1;
1642                         touch_nmi_watchdog();
1643                 } else {
1644                         nr_free++;
1645                 }
1646         }
1647         /* Free the last block of pages to allocator */
1648         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1649 }
1650
1651 /*
1652  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1653  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1654  * Return number of pages initialized.
1655  */
1656 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1657                                                  unsigned long pfn,
1658                                                  unsigned long end_pfn)
1659 {
1660         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1661         int nid = zone_to_nid(zone);
1662         unsigned long nr_pages = 0;
1663         int zid = zone_idx(zone);
1664         struct page *page = NULL;
1665
1666         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1667                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1668                         page = NULL;
1669                         continue;
1670                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1671                         page = pfn_to_page(pfn);
1672                         touch_nmi_watchdog();
1673                 } else {
1674                         page++;
1675                 }
1676                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1677                 nr_pages++;
1678         }
1679         return (nr_pages);
1680 }
1681
1682 /*
1683  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1684  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1685  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1686  * return false indicating there are no valid ranges left.
1687  */
1688 static bool __init
1689 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1690                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1691                                     unsigned long first_init_pfn)
1692 {
1693         u64 j;
1694
1695         /*
1696          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
1697          * already been initialized. We don't need to do anything with them
1698          * so we just need to flush them out of the system.
1699          */
1700         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
1701                 if (*epfn <= first_init_pfn)
1702                         continue;
1703                 if (*spfn < first_init_pfn)
1704                         *spfn = first_init_pfn;
1705                 *i = j;
1706                 return true;
1707         }
1708
1709         return false;
1710 }
1711
1712 /*
1713  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1714  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
1715  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1716  * page in __free_one_page()).
1717  *
1718  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
1719  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
1720  * any issues with the buddy page computation.
1721  */
1722 static unsigned long __init
1723 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
1724                        unsigned long *end_pfn)
1725 {
1726         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
1727         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
1728         unsigned long nr_pages = 0;
1729         u64 j = *i;
1730
1731         /* First we loop through and initialize the page values */
1732         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
1733                 unsigned long t;
1734
1735                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
1736                         break;
1737
1738                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
1739                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
1740
1741                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
1742                         *start_pfn = mo_pfn;
1743                         break;
1744                 }
1745         }
1746
1747         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
1748         swap(j, *i);
1749
1750         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
1751                 unsigned long t;
1752
1753                 if (mo_pfn <= spfn)
1754                         break;
1755
1756                 t = min(mo_pfn, epfn);
1757                 deferred_free_pages(spfn, t);
1758
1759                 if (mo_pfn <= epfn)
1760                         break;
1761         }
1762
1763         return nr_pages;
1764 }
1765
1766 /* Initialise remaining memory on a node */
1767 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1768 {
1769         pg_data_t *pgdat = data;
1770         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1771         unsigned long spfn = 0, epfn = 0, nr_pages = 0;
1772         unsigned long first_init_pfn, flags;
1773         unsigned long start = jiffies;
1774         struct zone *zone;
1775         int zid;
1776         u64 i;
1777
1778         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1779         if (!cpumask_empty(cpumask))
1780                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1781
1782         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1783         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1784         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1785                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1786                 pgdat_init_report_one_done();
1787                 return 0;
1788         }
1789
1790         /* Sanity check boundaries */
1791         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1792         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1793         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1794
1795         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1796         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1797                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1798                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1799                         break;
1800         }
1801
1802         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
1803         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
1804                                                  first_init_pfn))
1805                 goto zone_empty;
1806
1807         /*
1808          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
1809          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
1810          * allocator.
1811          */
1812         while (spfn < epfn)
1813                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
1814 zone_empty:
1815         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1816
1817         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1818         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1819
1820         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n",
1821                 pgdat->node_id, nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1822
1823         pgdat_init_report_one_done();
1824         return 0;
1825 }
1826
1827 /*
1828  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
1829  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
1830  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
1831  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
1832  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
1833  *
1834  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
1835  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
1836  * enough pages to satisfy the allocation.
1837  *
1838  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
1839  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
1840  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
1841  */
1842 static noinline bool __init
1843 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1844 {
1845         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
1846         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
1847         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1848         unsigned long spfn, epfn, flags;
1849         unsigned long nr_pages = 0;
1850         u64 i;
1851
1852         /* Only the last zone may have deferred pages */
1853         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
1854                 return false;
1855
1856         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1857
1858         /*
1859          * If deferred pages have been initialized while we were waiting for
1860          * the lock, return true, as the zone was grown.  The caller will retry
1861          * this zone.  We won't return to this function since the caller also
1862          * has this static branch.
1863          */
1864         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
1865                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1866                 return true;
1867         }
1868
1869         /*
1870          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
1871          * true, as there might be enough pages already.
1872          */
1873         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
1874                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1875                 return true;
1876         }
1877
1878         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
1879         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
1880                                                  first_deferred_pfn)) {
1881                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1882                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1883                 /* Retry only once. */
1884                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
1885         }
1886
1887         /*
1888          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
1889          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
1890          * allocator.
1891          */
1892         while (spfn < epfn) {
1893                 /* update our first deferred PFN for this section */
1894                 first_deferred_pfn = spfn;
1895
1896                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
1897
1898                 /* We should only stop along section boundaries */
1899                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
1900                         continue;
1901
1902                 /* If our quota has been met we can stop here */
1903                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
1904                         break;
1905         }
1906
1907         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
1908         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1909
1910         return nr_pages > 0;
1911 }
1912
1913 /*
1914  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
1915  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
1916  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
1917  * and to ensure that the function body gets unloaded.
1918  */
1919 static bool __ref
1920 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1921 {
1922         return deferred_grow_zone(zone, order);
1923 }
1924
1925 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1926
1927 void __init page_alloc_init_late(void)
1928 {
1929         struct zone *zone;
1930         int nid;
1931
1932 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1933
1934         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1935         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1936         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1937                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1938         }
1939
1940         /* Block until all are initialised */
1941         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1942
1943         /*
1944          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
1945          * on-demand struct page initialization.
1946          */
1947         static_branch_disable(&deferred_pages);
1948
1949         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1950         files_maxfiles_init();
1951 #endif
1952
1953         /* Discard memblock private memory */
1954         memblock_discard();
1955
1956         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
1957                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
1958
1959         for_each_populated_zone(zone)
1960                 set_zone_contiguous(zone);
1961
1962 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
1963         init_debug_guardpage();
1964 #endif
1965 }
1966
1967 #ifdef CONFIG_CMA
1968 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1969 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1970 {
1971         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1972         struct page *p = page;
1973
1974         do {
1975                 __ClearPageReserved(p);
1976                 set_page_count(p, 0);
1977         } while (++p, --i);
1978
1979         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1980
1981         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1982                 i = pageblock_nr_pages;
1983                 p = page;
1984                 do {
1985                         set_page_refcounted(p);
1986                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1987                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1988                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1989         } else {
1990                 set_page_refcounted(page);
1991                 __free_pages(page, pageblock_order);
1992         }
1993
1994         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1995 }
1996 #endif
1997
1998 /*
1999  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
2000  * Please do not alter this order without good reasons and regression
2001  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
2002  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
2003  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
2004  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
2005  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
2006  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
2007  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
2008  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
2009  *
2010  * -- nyc
2011  */
2012 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
2013         int low, int high, struct free_area *area,
2014         int migratetype)
2015 {
2016         unsigned long size = 1 << high;
2017
2018         while (high > low) {
2019                 area--;
2020                 high--;
2021                 size >>= 1;
2022                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
2023
2024                 /*
2025                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
2026                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
2027                  * Corresponding page table entries will not be touched,
2028                  * pages will stay not present in virtual address space
2029                  */
2030                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
2031                         continue;
2032
2033                 add_to_free_area(&page[size], area, migratetype);
2034                 set_page_order(&page[size], high);
2035         }
2036 }
2037
2038 static void check_new_page_bad(struct page *page)
2039 {
2040         const char *bad_reason = NULL;
2041         unsigned long bad_flags = 0;
2042
2043         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
2044                 bad_reason = "nonzero mapcount";
2045         if (unlikely(page->mapping != NULL))
2046                 bad_reason = "non-NULL mapping";
2047         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
2048                 bad_reason = "nonzero _refcount";
2049         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
2050                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
2051                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
2052                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
2053                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
2054                 return;
2055         }
2056         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
2057                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
2058                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
2059         }
2060 #ifdef CONFIG_MEMCG
2061         if (unlikely(page->mem_cgroup))
2062                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
2063 #endif
2064         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
2065 }
2066
2067 /*
2068  * This page is about to be returned from the page allocator
2069  */
2070 static inline int check_new_page(struct page *page)
2071 {
2072         if (likely(page_expected_state(page,
2073                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2074                 return 0;
2075
2076         check_new_page_bad(page);
2077         return 1;
2078 }
2079
2080 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
2081 {
2082         return (IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
2083                 page_poisoning_enabled()) || want_init_on_free();
2084 }
2085
2086 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
2087 /*
2088  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked for expected state when
2089  * being allocated from pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are
2090  * also checked when pcp lists are refilled from the free lists.
2091  */
2092 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page)
2093 {
2094         if (debug_pagealloc_enabled())
2095                 return check_new_page(page);
2096         else
2097                 return false;
2098 }
2099
2100 static inline bool check_new_pcp(struct page *page)
2101 {
2102         return check_new_page(page);
2103 }
2104 #else
2105 /*
2106  * With DEBUG_VM disabled, free order-0 pages are checked for expected state
2107  * when pcp lists are being refilled from the free lists. With debug_pagealloc
2108  * enabled, they are also checked when being allocated from the pcp lists.
2109  */
2110 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page)
2111 {
2112         return check_new_page(page);
2113 }
2114 static inline bool check_new_pcp(struct page *page)
2115 {
2116         if (debug_pagealloc_enabled())
2117                 return check_new_page(page);
2118         else
2119                 return false;
2120 }
2121 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
2122
2123 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2124 {
2125         int i;
2126         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2127                 struct page *p = page + i;
2128
2129                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2130                         return true;
2131         }
2132
2133         return false;
2134 }
2135
2136 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2137                                 gfp_t gfp_flags)
2138 {
2139         set_page_private(page, 0);
2140         set_page_refcounted(page);
2141
2142         arch_alloc_page(page, order);
2143         if (debug_pagealloc_enabled())
2144                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
2145         kasan_alloc_pages(page, order);
2146         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
2147         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2148 }
2149
2150 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2151                                                         unsigned int alloc_flags)
2152 {
2153         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2154
2155         if (!free_pages_prezeroed() && want_init_on_alloc(gfp_flags))
2156                 kernel_init_free_pages(page, 1 << order);
2157
2158         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2159                 prep_compound_page(page, order);
2160
2161         /*
2162          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2163          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2164          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2165          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2166          */
2167         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2168                 set_page_pfmemalloc(page);
2169         else
2170                 clear_page_pfmemalloc(page);
2171 }
2172
2173 /*
2174  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2175  * the smallest available page from the freelists
2176  */
2177 static __always_inline
2178 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2179                                                 int migratetype)
2180 {
2181         unsigned int current_order;
2182         struct free_area *area;
2183         struct page *page;
2184
2185         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2186         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2187                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2188                 page = get_page_from_free_area(area, migratetype);
2189                 if (!page)
2190                         continue;
2191                 del_page_from_free_area(page, area);
2192                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
2193                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2194                 return page;
2195         }
2196
2197         return NULL;
2198 }
2199
2200
2201 /*
2202  * This array describes the order lists are fallen back to when
2203  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2204  */
2205 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
2206         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2207         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2208         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2209 #ifdef CONFIG_CMA
2210         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2211 #endif
2212 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2213         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2214 #endif
2215 };
2216
2217 #ifdef CONFIG_CMA
2218 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2219                                         unsigned int order)
2220 {
2221         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2222 }
2223 #else
2224 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2225                                         unsigned int order) { return NULL; }
2226 #endif
2227
2228 /*
2229  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
2230  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2231  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2232  */
2233 static int move_freepages(struct zone *zone,
2234                           struct page *start_page, struct page *end_page,
2235                           int migratetype, int *num_movable)
2236 {
2237         struct page *page;
2238         unsigned int order;
2239         int pages_moved = 0;
2240
2241         for (page = start_page; page <= end_page;) {
2242                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
2243                         page++;
2244                         continue;
2245                 }
2246
2247                 if (!PageBuddy(page)) {
2248                         /*
2249                          * We assume that pages that could be isolated for
2250                          * migration are movable. But we don't actually try
2251                          * isolating, as that would be expensive.
2252                          */
2253                         if (num_movable &&
2254                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2255                                 (*num_movable)++;
2256
2257                         page++;
2258                         continue;
2259                 }
2260
2261                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2262                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2263                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
2264
2265                 order = page_order(page);
2266                 move_to_free_area(page, &zone->free_area[order], migratetype);
2267                 page += 1 << order;
2268                 pages_moved += 1 << order;
2269         }
2270
2271         return pages_moved;
2272 }
2273
2274 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2275                                 int migratetype, int *num_movable)
2276 {
2277         unsigned long start_pfn, end_pfn;
2278         struct page *start_page, *end_page;
2279
2280         if (num_movable)
2281                 *num_movable = 0;
2282
2283         start_pfn = page_to_pfn(page);
2284         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
2285         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
2286         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
2287         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2288
2289         /* Do not cross zone boundaries */
2290         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2291                 start_page = page;
2292         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2293                 return 0;
2294
2295         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
2296                                                                 num_movable);
2297 }
2298
2299 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2300                                         int start_order, int migratetype)
2301 {
2302         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2303
2304         while (nr_pageblocks--) {
2305                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2306                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2307         }
2308 }
2309
2310 /*
2311  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2312  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2313  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2314  *
2315  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2316  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2317  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2318  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2319  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2320  * pageblocks.
2321  */
2322 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2323 {
2324         /*
2325          * Leaving this order check is intended, although there is
2326          * relaxed order check in next check. The reason is that
2327          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2328          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2329          * so could be changed anytime.
2330          */
2331         if (order >= pageblock_order)
2332                 return true;
2333
2334         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2335                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2336                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2337                 page_group_by_mobility_disabled)
2338                 return true;
2339
2340         return false;
2341 }
2342
2343 static inline void boost_watermark(struct zone *zone)
2344 {
2345         unsigned long max_boost;
2346
2347         if (!watermark_boost_factor)
2348                 return;
2349
2350         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2351                         watermark_boost_factor, 10000);
2352
2353         /*
2354          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2355          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2356          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2357          * allocations that early means that reclaim is not going
2358          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2359          * boosted watermark resulting in a hang.
2360          */
2361         if (!max_boost)
2362                 return;
2363
2364         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2365
2366         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2367                 max_boost);
2368 }
2369
2370 /*
2371  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2372  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2373  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2374  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2375  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2376  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2377  */
2378 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2379                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2380 {
2381         unsigned int current_order = page_order(page);
2382         struct free_area *area;
2383         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2384         int old_block_type;
2385
2386         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2387
2388         /*
2389          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2390          * highatomic accounting.
2391          */
2392         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2393                 goto single_page;
2394
2395         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2396         if (current_order >= pageblock_order) {
2397                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2398                 goto single_page;
2399         }
2400
2401         /*
2402          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2403          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2404          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2405          */
2406         boost_watermark(zone);
2407         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
2408                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2409
2410         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2411         if (!whole_block)
2412                 goto single_page;
2413
2414         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2415                                                 &movable_pages);
2416         /*
2417          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2418          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2419          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2420          */
2421         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2422                 alike_pages = movable_pages;
2423         } else {
2424                 /*
2425                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2426                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2427                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2428                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2429                  * exact migratetype of non-movable pages.
2430                  */
2431                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2432                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2433                                                 - (free_pages + movable_pages);
2434                 else
2435                         alike_pages = 0;
2436         }
2437
2438         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2439         if (!free_pages)
2440                 goto single_page;
2441
2442         /*
2443          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2444          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2445          */
2446         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2447                         page_group_by_mobility_disabled)
2448                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2449
2450         return;
2451
2452 single_page:
2453         area = &zone->free_area[current_order];
2454         move_to_free_area(page, area, start_type);
2455 }
2456
2457 /*
2458  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2459  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2460  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2461  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2462  */
2463 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2464                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2465 {
2466         int i;
2467         int fallback_mt;
2468
2469         if (area->nr_free == 0)
2470                 return -1;
2471
2472         *can_steal = false;
2473         for (i = 0;; i++) {
2474                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2475                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2476                         break;
2477
2478                 if (free_area_empty(area, fallback_mt))
2479                         continue;
2480
2481                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2482                         *can_steal = true;
2483
2484                 if (!only_stealable)
2485                         return fallback_mt;
2486
2487                 if (*can_steal)
2488                         return fallback_mt;
2489         }
2490
2491         return -1;
2492 }
2493
2494 /*
2495  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2496  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2497  */
2498 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2499                                 unsigned int alloc_order)
2500 {
2501         int mt;
2502         unsigned long max_managed, flags;
2503
2504         /*
2505          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2506          * Check is race-prone but harmless.
2507          */
2508         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2509         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2510                 return;
2511
2512         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2513
2514         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2515         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2516                 goto out_unlock;
2517
2518         /* Yoink! */
2519         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2520         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2521             && !is_migrate_cma(mt)) {
2522                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2523                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2524                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2525         }
2526
2527 out_unlock:
2528         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2529 }
2530
2531 /*
2532  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2533  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2534  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2535  * to recover from than an OOM.
2536  *
2537  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2538  * pageblock is exhausted.
2539  */
2540 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2541                                                 bool force)
2542 {
2543         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2544         unsigned long flags;
2545         struct zoneref *z;
2546         struct zone *zone;
2547         struct page *page;
2548         int order;
2549         bool ret;
2550
2551         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2552                                                                 ac->nodemask) {
2553                 /*
2554                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2555                  * is really high.
2556                  */
2557                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2558                                         pageblock_nr_pages)
2559                         continue;
2560
2561                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2562                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2563                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2564
2565                         page = get_page_from_free_area(area, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2566                         if (!page)
2567                                 continue;
2568
2569                         /*
2570                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2571                          * we can counter several free pages in a pageblock
2572                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2573                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2574                          * adjust the count once.
2575                          */
2576                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2577                                 /*
2578                                  * It should never happen but changes to
2579                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2580                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2581                                  * while unreserving so be safe and watch for
2582                                  * underflows.
2583                                  */
2584                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2585                                                 pageblock_nr_pages,
2586                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2587                         }
2588
2589                         /*
2590                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2591                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2592                          * is doing the work and needs the pages. More
2593                          * importantly, if the block was always converted to
2594                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2595                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2596                          * may increase.
2597                          */
2598                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2599                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2600                                                                         NULL);
2601                         if (ret) {
2602                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2603                                 return ret;
2604                         }
2605                 }
2606                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2607         }
2608
2609         return false;
2610 }
2611
2612 /*
2613  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2614  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2615  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2616  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2617  *
2618  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2619  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2620  * condition simpler.
2621  */
2622 static __always_inline bool
2623 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2624                                                 unsigned int alloc_flags)
2625 {
2626         struct free_area *area;
2627         int current_order;
2628         int min_order = order;
2629         struct page *page;
2630         int fallback_mt;
2631         bool can_steal;
2632
2633         /*
2634          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2635          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2636          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2637          */
2638         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2639                 min_order = pageblock_order;
2640
2641         /*
2642          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2643          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2644          * would be too costly to do exactly.
2645          */
2646         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2647                                 --current_order) {
2648                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2649                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2650                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2651                 if (fallback_mt == -1)
2652                         continue;
2653
2654                 /*
2655                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2656                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2657                  * steal and split the smallest available page instead of the
2658                  * largest available page, because even if the next movable
2659                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2660                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2661                  */
2662                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2663                                         && current_order > order)
2664                         goto find_smallest;
2665
2666                 goto do_steal;
2667         }
2668
2669         return false;
2670
2671 find_smallest:
2672         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2673                                                         current_order++) {
2674                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2675                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2676                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2677                 if (fallback_mt != -1)
2678                         break;
2679         }
2680
2681         /*
2682          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2683          * when looking for the largest page.
2684          */
2685         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2686
2687 do_steal:
2688         page = get_page_from_free_area(area, fallback_mt);
2689
2690         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2691                                                                 can_steal);
2692
2693         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2694                 start_migratetype, fallback_mt);
2695
2696         return true;
2697
2698 }
2699
2700 /*
2701  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2702  * Call me with the zone->lock already held.
2703  */
2704 static __always_inline struct page *
2705 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2706                                                 unsigned int alloc_flags)
2707 {
2708         struct page *page;
2709
2710 retry:
2711         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2712         if (unlikely(!page)) {
2713                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2714                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2715
2716                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
2717                                                                 alloc_flags))
2718                         goto retry;
2719         }
2720
2721         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2722         return page;
2723 }
2724
2725 /*
2726  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2727  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2728  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2729  */
2730 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2731                         unsigned long count, struct list_head *list,
2732                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
2733 {
2734         int i, alloced = 0;
2735
2736         spin_lock(&zone->lock);
2737         for (i = 0; i < count; ++i) {
2738                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
2739                                                                 alloc_flags);
2740                 if (unlikely(page == NULL))
2741                         break;
2742
2743                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2744                         continue;
2745
2746                 /*
2747                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2748                  * physical page order. The page is added to the tail of
2749                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2750                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2751                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2752                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2753                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2754                  * pages are ordered properly.
2755                  */
2756                 list_add_tail(&page->lru, list);
2757                 alloced++;
2758                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2759                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2760                                               -(1 << order));
2761         }
2762
2763         /*
2764          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2765          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2766          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2767          * pages added to the pcp list.
2768          */
2769         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2770         spin_unlock(&zone->lock);
2771         return alloced;
2772 }
2773
2774 #ifdef CONFIG_NUMA
2775 /*
2776  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2777  * currently executing processor on remote nodes after they have
2778  * expired.
2779  *
2780  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2781  * a single processor.
2782  */
2783 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2784 {
2785         unsigned long flags;
2786         int to_drain, batch;
2787
2788         local_irq_save(flags);
2789         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2790         to_drain = min(pcp->count, batch);
2791         if (to_drain > 0)
2792                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2793         local_irq_restore(flags);
2794 }
2795 #endif
2796
2797 /*
2798  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2799  *
2800  * The processor must either be the current processor and the
2801  * thread pinned to the current processor or a processor that
2802  * is not online.
2803  */
2804 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2805 {
2806         unsigned long flags;
2807         struct per_cpu_pageset *pset;
2808         struct per_cpu_pages *pcp;
2809
2810         local_irq_save(flags);
2811         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2812
2813         pcp = &pset->pcp;
2814         if (pcp->count)
2815                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2816         local_irq_restore(flags);
2817 }
2818
2819 /*
2820  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2821  *
2822  * The processor must either be the current processor and the
2823  * thread pinned to the current processor or a processor that
2824  * is not online.
2825  */
2826 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2827 {
2828         struct zone *zone;
2829
2830         for_each_populated_zone(zone) {
2831                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2832         }
2833 }
2834
2835 /*
2836  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2837  *
2838  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2839  * the single zone's pages.
2840  */
2841 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2842 {
2843         int cpu = smp_processor_id();
2844
2845         if (zone)
2846                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2847         else
2848                 drain_pages(cpu);
2849 }
2850
2851 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2852 {
2853         struct pcpu_drain *drain;
2854
2855         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
2856
2857         /*
2858          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2859          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2860          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2861          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2862          * a different one.
2863          */
2864         preempt_disable();
2865         drain_local_pages(drain->zone);
2866         preempt_enable();
2867 }
2868
2869 /*
2870  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2871  *
2872  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2873  *
2874  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2875  */
2876 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2877 {
2878         int cpu;
2879
2880         /*
2881          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2882          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2883          */
2884         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2885
2886         /*
2887          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2888          * initialized.
2889          */
2890         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2891                 return;
2892
2893         /*
2894          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2895          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2896          * the drain to be complete when the call returns.
2897          */
2898         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2899                 if (!zone)
2900                         return;
2901                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2902         }
2903
2904         /*
2905          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2906          * as offline notification will cause the notified
2907          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2908          * disables preemption as part of its processing
2909          */
2910         for_each_online_cpu(cpu) {
2911                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2912                 struct zone *z;
2913                 bool has_pcps = false;
2914
2915                 if (zone) {
2916                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2917                         if (pcp->pcp.count)
2918                                 has_pcps = true;
2919                 } else {
2920                         for_each_populated_zone(z) {
2921                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2922                                 if (pcp->pcp.count) {
2923                                         has_pcps = true;
2924                                         break;
2925                                 }
2926                         }
2927                 }
2928
2929                 if (has_pcps)
2930                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2931                 else
2932                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2933         }
2934
2935         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2936                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2937
2938                 drain->zone = zone;
2939                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
2940                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
2941         }
2942         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2943                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
2944
2945         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2946 }
2947
2948 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2949
2950 /*
2951  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2952  */
2953 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2954
2955 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2956 {
2957         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2958         unsigned long flags;
2959         unsigned int order, t;
2960         struct page *page;
2961
2962         if (zone_is_empty(zone))
2963                 return;
2964
2965         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2966
2967         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2968         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2969                 if (pfn_valid(pfn)) {
2970                         page = pfn_to_page(pfn);
2971
2972                         if (!--page_count) {
2973                                 touch_nmi_watchdog();
2974                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2975                         }
2976
2977                         if (page_zone(page) != zone)
2978                                 continue;
2979
2980                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2981                                 swsusp_unset_page_free(page);
2982                 }
2983
2984         for_each_migratetype_order(order, t) {
2985                 list_for_each_entry(page,
2986                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2987                         unsigned long i;
2988
2989                         pfn = page_to_pfn(page);
2990                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2991                                 if (!--page_count) {
2992                                         touch_nmi_watchdog();
2993                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2994                                 }
2995                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2996                         }
2997                 }
2998         }
2999         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3000 }
3001 #endif /* CONFIG_PM */
3002
3003 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
3004 {
3005         int migratetype;
3006
3007         if (!free_pcp_prepare(page))
3008                 return false;
3009
3010         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
3011         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
3012         return true;
3013 }
3014
3015 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
3016 {
3017         struct zone *zone = page_zone(page);
3018         struct per_cpu_pages *pcp;
3019         int migratetype;
3020
3021         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3022         __count_vm_event(PGFREE);
3023
3024         /*
3025          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
3026          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
3027          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
3028          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
3029          * excessively into the page allocator
3030          */
3031         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
3032                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3033                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
3034                         return;
3035                 }
3036                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3037         }
3038
3039         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
3040         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
3041         pcp->count++;
3042         if (pcp->count >= pcp->high) {
3043                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3044                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
3045         }
3046 }
3047
3048 /*
3049  * Free a 0-order page
3050  */
3051 void free_unref_page(struct page *page)
3052 {
3053         unsigned long flags;
3054         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3055
3056         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
3057                 return;
3058
3059         local_irq_save(flags);
3060         free_unref_page_commit(page, pfn);
3061         local_irq_restore(flags);
3062 }
3063
3064 /*
3065  * Free a list of 0-order pages
3066  */
3067 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3068 {
3069         struct page *page, *next;
3070         unsigned long flags, pfn;
3071         int batch_count = 0;
3072
3073         /* Prepare pages for freeing */
3074         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3075                 pfn = page_to_pfn(page);
3076                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
3077                         list_del(&page->lru);
3078                 set_page_private(page, pfn);
3079         }
3080
3081         local_irq_save(flags);
3082         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3083                 unsigned long pfn = page_private(page);
3084
3085                 set_page_private(page, 0);
3086                 trace_mm_page_free_batched(page);
3087                 free_unref_page_commit(page, pfn);
3088
3089                 /*
3090                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
3091                  * a large list of pages to free.
3092                  */
3093                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3094                         local_irq_restore(flags);
3095                         batch_count = 0;
3096                         local_irq_save(flags);
3097                 }
3098         }
3099         local_irq_restore(flags);
3100 }
3101
3102 /*
3103  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3104  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3105  * Each sub-page must be freed individually.
3106  *
3107  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3108  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3109  */
3110 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3111 {
3112         int i;
3113
3114         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3115         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3116
3117         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3118                 set_page_refcounted(page + i);
3119         split_page_owner(page, order);
3120 }
3121 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3122
3123 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3124 {
3125         struct free_area *area = &page_zone(page)->free_area[order];
3126         unsigned long watermark;
3127         struct zone *zone;
3128         int mt;
3129
3130         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3131
3132         zone = page_zone(page);
3133         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3134
3135         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3136                 /*
3137                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3138                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3139                  * watermark, because we already know our high-order page
3140                  * exists.
3141                  */
3142                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3143                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3144                         return 0;
3145
3146                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3147         }
3148
3149         /* Remove page from free list */
3150
3151         del_page_from_free_area(page, area);
3152
3153         /*
3154          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3155          * pageblock
3156          */
3157         if (order >= pageblock_order - 1) {
3158                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3159                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3160                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3161                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
3162                             && !is_migrate_highatomic(mt))
3163                                 set_pageblock_migratetype(page,
3164                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3165                 }
3166         }
3167
3168
3169         return 1UL << order;
3170 }
3171
3172 /*
3173  * Update NUMA hit/miss statistics
3174  *
3175  * Must be called with interrupts disabled.
3176  */
3177 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
3178 {
3179 #ifdef CONFIG_NUMA
3180         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3181
3182         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3183         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3184                 return;
3185
3186         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3187                 local_stat = NUMA_OTHER;
3188
3189         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3190                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
3191         else {
3192                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
3193                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
3194         }
3195         __inc_numa_state(z, local_stat);
3196 #endif
3197 }
3198
3199 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3200 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
3201                         unsigned int alloc_flags,
3202                         struct per_cpu_pages *pcp,
3203                         struct list_head *list)
3204 {
3205         struct page *page;
3206
3207         do {
3208                 if (list_empty(list)) {
3209                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
3210                                         pcp->batch, list,
3211                                         migratetype, alloc_flags);
3212                         if (unlikely(list_empty(list)))
3213                                 return NULL;
3214                 }
3215
3216                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3217                 list_del(&page->lru);
3218                 pcp->count--;
3219         } while (check_new_pcp(page));
3220
3221         return page;
3222 }
3223
3224 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3225 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3226                         struct zone *zone, gfp_t gfp_flags,
3227                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3228 {
3229         struct per_cpu_pages *pcp;
3230         struct list_head *list;
3231         struct page *page;
3232         unsigned long flags;
3233
3234         local_irq_save(flags);
3235         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
3236         list = &pcp->lists[migratetype];
3237         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3238         if (page) {
3239                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1);
3240                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
3241         }
3242         local_irq_restore(flags);
3243         return page;
3244 }
3245
3246 /*
3247  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3248  */
3249 static inline
3250 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3251                         struct zone *zone, unsigned int order,
3252                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3253                         int migratetype)
3254 {
3255         unsigned long flags;
3256         struct page *page;
3257
3258         if (likely(order == 0)) {
3259                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, gfp_flags,
3260                                         migratetype, alloc_flags);
3261                 goto out;
3262         }
3263
3264         /*
3265          * We most definitely don't want callers attempting to
3266          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3267          */
3268         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3269         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3270
3271         do {
3272                 page = NULL;
3273                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3274                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3275                         if (page)
3276                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3277                 }
3278                 if (!page)
3279                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3280         } while (page && check_new_pages(page, order));
3281         spin_unlock(&zone->lock);
3282         if (!page)
3283                 goto failed;
3284         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3285                                   get_pcppage_migratetype(page));
3286
3287         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3288         zone_statistics(preferred_zone, zone);
3289         local_irq_restore(flags);
3290
3291 out:
3292         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3293         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3294                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3295                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3296         }
3297
3298         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3299         return page;
3300
3301 failed:
3302         local_irq_restore(flags);
3303         return NULL;
3304 }
3305
3306 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3307
3308 static struct {
3309         struct fault_attr attr;
3310
3311         bool ignore_gfp_highmem;
3312         bool ignore_gfp_reclaim;
3313         u32 min_order;
3314 } fail_page_alloc = {
3315         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3316         .ignore_gfp_reclaim = true,
3317         .ignore_gfp_highmem = true,
3318         .min_order = 1,
3319 };
3320
3321 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3322 {
3323         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3324 }
3325 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3326
3327 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3328 {
3329         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3330                 return false;
3331         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3332                 return false;
3333         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3334                 return false;
3335         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3336                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3337                 return false;
3338
3339         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3340 }
3341
3342 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3343
3344 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3345 {
3346         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3347         struct dentry *dir;
3348
3349         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3350                                         &fail_page_alloc.attr);
3351
3352         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3353                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3354         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3355                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3356         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3357
3358         return 0;
3359 }
3360
3361 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3362
3363 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3364
3365 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3366
3367 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3368 {
3369         return false;
3370 }
3371
3372 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3373
3374 static noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3375 {
3376         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3377 }
3378 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3379
3380 /*
3381  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3382  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3383  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3384  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3385  */
3386 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3387                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3388                          long free_pages)
3389 {
3390         long min = mark;
3391         int o;
3392         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3393
3394         /* free_pages may go negative - that's OK */
3395         free_pages -= (1 << order) - 1;
3396
3397         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3398                 min -= min / 2;
3399
3400         /*
3401          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3402          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3403          * atomic reserve but it avoids a search.
3404          */
3405         if (likely(!alloc_harder)) {
3406                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3407         } else {
3408                 /*
3409                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3410                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3411                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3412                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3413                  */
3414                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3415                         min -= min / 2;
3416                 else
3417                         min -= min / 4;
3418         }
3419
3420
3421 #ifdef CONFIG_CMA
3422         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3423         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3424                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3425 #endif
3426
3427         /*
3428          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3429          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3430          * even if a suitable page happened to be free.
3431          */
3432         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3433                 return false;
3434
3435         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3436         if (!order)
3437                 return true;
3438
3439         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3440         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3441                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3442                 int mt;
3443
3444                 if (!area->nr_free)
3445                         continue;
3446
3447                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3448                         if (!free_area_empty(area, mt))
3449                                 return true;
3450                 }
3451
3452 #ifdef CONFIG_CMA
3453                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3454                     !free_area_empty(area, MIGRATE_CMA)) {
3455                         return true;
3456                 }
3457 #endif
3458                 if (alloc_harder &&
3459                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3460                         return true;
3461         }
3462         return false;
3463 }
3464
3465 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3466                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3467 {
3468         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3469                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3470 }
3471
3472 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3473                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3474 {
3475         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3476         long cma_pages = 0;
3477
3478 #ifdef CONFIG_CMA
3479         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3480         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3481                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3482 #endif
3483
3484         /*
3485          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3486          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3487          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3488          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3489          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3490          */
3491         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3492                 return true;
3493
3494         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3495                                         free_pages);
3496 }
3497
3498 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3499                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3500 {
3501         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3502
3503         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3504                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3505
3506         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3507                                                                 free_pages);
3508 }
3509
3510 #ifdef CONFIG_NUMA
3511 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3512 {
3513         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3514                                 RECLAIM_DISTANCE;
3515 }
3516 #else   /* CONFIG_NUMA */
3517 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3518 {
3519         return true;
3520 }
3521 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3522
3523 /*
3524  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3525  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3526  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3527  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3528  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3529  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
3530  */
3531 static inline unsigned int
3532 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
3533 {
3534         unsigned int alloc_flags = 0;
3535
3536         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3537                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
3538
3539 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
3540         if (!zone)
3541                 return alloc_flags;
3542
3543         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
3544                 return alloc_flags;
3545
3546         /*
3547          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
3548          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
3549          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
3550          */
3551         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
3552         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
3553                 return alloc_flags;
3554
3555         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
3556 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
3557         return alloc_flags;
3558 }
3559
3560 /*
3561  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3562  * a page.
3563  */
3564 static struct page *
3565 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3566                                                 const struct alloc_context *ac)
3567 {
3568         struct zoneref *z;
3569         struct zone *zone;
3570         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3571         bool no_fallback;
3572
3573 retry:
3574         /*
3575          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3576          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3577          */
3578         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
3579         z = ac->preferred_zoneref;
3580         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3581                                                                 ac->nodemask) {
3582                 struct page *page;
3583                 unsigned long mark;
3584
3585                 if (cpusets_enabled() &&
3586                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3587                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3588                                 continue;
3589                 /*
3590                  * When allocating a page cache page for writing, we
3591                  * want to get it from a node that is within its dirty
3592                  * limit, such that no single node holds more than its
3593                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3594                  * The dirty limits take into account the node's
3595                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3596                  * should be able to balance it without having to
3597                  * write pages from its LRU list.
3598                  *
3599                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3600                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3601                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3602                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3603                  * nodes are together not big enough to reach the
3604                  * global limit.  The proper fix for these situations
3605                  * will require awareness of nodes in the
3606                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3607                  */
3608                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3609                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3610                                 continue;
3611
3612                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3613                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3614                                 continue;
3615                         }
3616                 }
3617
3618                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
3619                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
3620                         int local_nid;
3621
3622                         /*
3623                          * If moving to a remote node, retry but allow
3624                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
3625                          * than fragmentation avoidance.
3626                          */
3627                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
3628                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
3629                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3630                                 goto retry;
3631                         }
3632                 }
3633
3634                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
3635                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3636                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3637                         int ret;
3638
3639 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3640                         /*
3641                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
3642                          * grow this zone if it contains deferred pages.
3643                          */
3644                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3645                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3646                                         goto try_this_zone;
3647                         }
3648 #endif
3649                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3650                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3651                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3652                                 goto try_this_zone;
3653
3654                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3655                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3656                                 continue;
3657
3658                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3659                         switch (ret) {
3660                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3661                                 /* did not scan */
3662                                 continue;
3663                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3664                                 /* scanned but unreclaimable */
3665                                 continue;
3666                         default:
3667                                 /* did we reclaim enough */
3668                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3669                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3670                                         goto try_this_zone;
3671
3672                                 continue;
3673                         }
3674                 }
3675
3676 try_this_zone:
3677                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3678                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3679                 if (page) {
3680                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3681
3682                         /*
3683                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3684                          * if the pageblock should be reserved for the future
3685                          */
3686                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3687                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3688
3689                         return page;
3690                 } else {
3691 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3692                         /* Try again if zone has deferred pages */
3693                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3694                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3695                                         goto try_this_zone;
3696                         }
3697 #endif
3698                 }
3699         }
3700
3701         /*
3702          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
3703          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
3704          */
3705         if (no_fallback) {
3706                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3707                 goto retry;
3708         }
3709
3710         return NULL;
3711 }
3712
3713 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3714 {
3715         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3716         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3717
3718         if (!__ratelimit(&show_mem_rs))
3719                 return;
3720
3721         /*
3722          * This documents exceptions given to allocations in certain
3723          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3724          * of allowed nodes.
3725          */
3726         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3727                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3728                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3729                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3730         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3731                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3732
3733         show_mem(filter, nodemask);
3734 }
3735
3736 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3737 {
3738         struct va_format vaf;
3739         va_list args;
3740         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3741                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3742
3743         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3744                 return;
3745
3746         va_start(args, fmt);
3747         vaf.fmt = fmt;
3748         vaf.va = &args;
3749         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
3750                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3751                         nodemask_pr_args(nodemask));
3752         va_end(args);
3753
3754         cpuset_print_current_mems_allowed();
3755         pr_cont("\n");
3756         dump_stack();
3757         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3758 }
3759
3760 static inline struct page *
3761 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3762                               unsigned int alloc_flags,
3763                               const struct alloc_context *ac)
3764 {
3765         struct page *page;
3766
3767         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3768                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3769         /*
3770          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3771          * are depleted
3772          */
3773         if (!page)
3774                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3775                                 alloc_flags, ac);
3776
3777         return page;
3778 }
3779
3780 static inline struct page *
3781 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3782         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3783 {
3784         struct oom_control oc = {
3785                 .zonelist = ac->zonelist,
3786                 .nodemask = ac->nodemask,
3787                 .memcg = NULL,
3788                 .gfp_mask = gfp_mask,
3789                 .order = order,
3790         };
3791         struct page *page;
3792
3793         *did_some_progress = 0;
3794
3795         /*
3796          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3797          * making progress for us.
3798          */
3799         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3800                 *did_some_progress = 1;
3801                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3802                 return NULL;
3803         }
3804
3805         /*
3806          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3807          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3808          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3809          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3810          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3811          */
3812         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3813                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3814                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3815         if (page)
3816                 goto out;
3817
3818         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3819         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3820                 goto out;
3821         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3822         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3823                 goto out;
3824         /*
3825          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3826          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3827          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3828          * fallback than shooting a random task.
3829          */
3830         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3831                 goto out;
3832         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3833         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3834                 goto out;
3835         if (pm_suspended_storage())
3836                 goto out;
3837         /*
3838          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3839          * other request to make a forward progress.
3840          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3841          * do much for this context but let's try it to at least get
3842          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3843          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3844          * failures more gracefully we should just bail out here.
3845          */
3846
3847         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3848         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3849                 goto out;
3850
3851         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3852         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3853                 *did_some_progress = 1;
3854
3855                 /*
3856                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3857                  * reserves
3858                  */
3859                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3860                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3861                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3862         }
3863 out:
3864         mutex_unlock(&oom_lock);
3865         return page;
3866 }
3867
3868 /*
3869  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3870  * killer is consider as the only way to move forward.
3871  */
3872 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3873
3874 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3875 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3876 static struct page *
3877 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3878                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3879                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3880 {
3881         struct page *page = NULL;
3882         unsigned long pflags;
3883         unsigned int noreclaim_flag;
3884
3885         if (!order)
3886                 return NULL;
3887
3888         psi_memstall_enter(&pflags);
3889         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3890
3891         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3892                                                                 prio, &page);
3893
3894         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3895         psi_memstall_leave(&pflags);
3896
3897         /*
3898          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3899          * count a compaction stall
3900          */
3901         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3902
3903         /* Prep a captured page if available */
3904         if (page)
3905                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3906
3907         /* Try get a page from the freelist if available */
3908         if (!page)
3909                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3910
3911         if (page) {
3912                 struct zone *zone = page_zone(page);
3913
3914                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3915                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3916                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3917                 return page;
3918         }
3919
3920         /*
3921          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3922          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3923          */
3924         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3925
3926         cond_resched();
3927
3928         return NULL;
3929 }
3930
3931 static inline bool
3932 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3933                      enum compact_result compact_result,
3934                      enum compact_priority *compact_priority,
3935                      int *compaction_retries)
3936 {
3937         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3938         int min_priority;
3939         bool ret = false;
3940         int retries = *compaction_retries;
3941         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3942
3943         if (!order)
3944                 return false;
3945
3946         if (compaction_made_progress(compact_result))
3947                 (*compaction_retries)++;
3948
3949         /*
3950          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3951          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3952          * failure could be caused by insufficient priority
3953          */
3954         if (compaction_failed(compact_result))
3955                 goto check_priority;
3956
3957         /*
3958          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3959          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3960          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3961          * compaction.
3962          */
3963         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3964                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3965                 goto out;
3966         }
3967
3968         /*
3969          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3970          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3971          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3972          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3973          * would need much more detailed feedback from compaction to
3974          * make a better decision.
3975          */
3976         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3977                 max_retries /= 4;
3978         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3979                 ret = true;
3980                 goto out;
3981         }
3982
3983         /*
3984          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3985          * all retries or failed at the lower priorities.
3986          */
3987 check_priority:
3988         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3989                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3990
3991         if (*compact_priority > min_priority) {
3992                 (*compact_priority)--;
3993                 *compaction_retries = 0;
3994                 ret = true;
3995         }
3996 out:
3997         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3998         return ret;
3999 }
4000 #else
4001 static inline struct page *
4002 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4003                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4004                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4005 {
4006         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
4007         return NULL;
4008 }
4009
4010 static inline bool
4011 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
4012                      enum compact_result compact_result,
4013                      enum compact_priority *compact_priority,
4014                      int *compaction_retries)
4015 {
4016         struct zone *zone;
4017         struct zoneref *z;
4018
4019         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4020                 return false;
4021
4022         /*
4023          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
4024          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
4025          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
4026          * watermarks are OK.
4027          */
4028         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
4029                                         ac->nodemask) {
4030                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
4031                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
4032                         return true;
4033         }
4034         return false;
4035 }
4036 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
4037
4038 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
4039 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
4040         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
4041
4042 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
4043 {
4044         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4045
4046         /* no reclaim without waiting on it */
4047         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4048                 return false;
4049
4050         /* this guy won't enter reclaim */
4051         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4052                 return false;
4053
4054         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
4055         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
4056                 return false;
4057
4058         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4059                 return false;
4060
4061         return true;
4062 }
4063
4064 void __fs_reclaim_acquire(void)
4065 {
4066         lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
4067 }
4068
4069 void __fs_reclaim_release(void)
4070 {
4071         lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
4072 }
4073
4074 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4075 {
4076         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
4077                 __fs_reclaim_acquire();
4078 }
4079 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4080
4081 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4082 {
4083         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
4084                 __fs_reclaim_release();
4085 }
4086 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4087 #endif
4088
4089 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4090 static int
4091 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4092                                         const struct alloc_context *ac)
4093 {
4094         int progress;
4095         unsigned int noreclaim_flag;
4096         unsigned long pflags;
4097
4098         cond_resched();
4099
4100         /* We now go into synchronous reclaim */
4101         cpuset_memory_pressure_bump();
4102         psi_memstall_enter(&pflags);
4103         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4104         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4105
4106         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4107                                                                 ac->nodemask);
4108
4109         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4110         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4111         psi_memstall_leave(&pflags);
4112
4113         cond_resched();
4114
4115         return progress;
4116 }
4117
4118 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4119 static inline struct page *
4120 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4121                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4122                 unsigned long *did_some_progress)
4123 {
4124         struct page *page = NULL;
4125         bool drained = false;
4126
4127         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4128         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4129                 return NULL;
4130
4131 retry:
4132         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4133
4134         /*
4135          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4136          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4137          * Shrink them them and try again
4138          */
4139         if (!page && !drained) {
4140                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4141                 drain_all_pages(NULL);
4142                 drained = true;
4143                 goto retry;
4144         }
4145
4146         return page;
4147 }
4148
4149 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4150                              const struct alloc_context *ac)
4151 {
4152         struct zoneref *z;
4153         struct zone *zone;
4154         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4155         enum zone_type high_zoneidx = ac->high_zoneidx;
4156
4157         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, high_zoneidx,
4158                                         ac->nodemask) {
4159                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4160                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, high_zoneidx);
4161                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4162         }
4163 }
4164
4165 static inline unsigned int
4166 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4167 {
4168         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4169
4170         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
4171         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4172
4173         /*
4174          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4175          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4176          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4177          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4178          */
4179         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
4180
4181         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4182                 /*
4183                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4184                  * if it can't schedule.
4185                  */
4186                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4187                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4188                 /*
4189                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4190                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4191                  */
4192                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4193         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
4194                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4195
4196         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4197                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
4198
4199 #ifdef CONFIG_CMA
4200         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4201                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4202 #endif
4203         return alloc_flags;
4204 }
4205
4206 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4207 {
4208         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4209                 return false;
4210
4211         /*
4212          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4213          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4214          */
4215         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4216                 return false;
4217
4218         return true;
4219 }
4220
4221 /*
4222  * Distinguish requests which really need access to full memory
4223  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4224  */
4225 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4226 {
4227         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4228                 return 0;
4229         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4230                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4231         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4232                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4233         if (!in_interrupt()) {
4234                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4235                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4236                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4237                         return ALLOC_OOM;
4238         }
4239
4240         return 0;
4241 }
4242
4243 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4244 {
4245         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4246 }
4247
4248 /*
4249  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4250  * for the given allocation request.
4251  *
4252  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4253  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4254  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4255  *
4256  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4257  */
4258 static inline bool
4259 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4260                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4261                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4262 {
4263         struct zone *zone;
4264         struct zoneref *z;
4265         bool ret = false;
4266
4267         /*
4268          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4269          * their order will become available due to high fragmentation so
4270          * always increment the no progress counter for them
4271          */
4272         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4273                 *no_progress_loops = 0;
4274         else
4275                 (*no_progress_loops)++;
4276
4277         /*
4278          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4279          * several times in the row.
4280          */
4281         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4282                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4283                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4284         }
4285
4286         /*
4287          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4288          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4289          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4290          * screwed and have to go OOM.
4291          */
4292         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
4293                                         ac->nodemask) {
4294                 unsigned long available;
4295                 unsigned long reclaimable;
4296                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4297                 bool wmark;
4298
4299                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4300                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4301
4302                 /*
4303                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4304                  * reclaimable pages?
4305                  */
4306                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4307                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
4308                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4309                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4310                 if (wmark) {
4311                         /*
4312                          * If we didn't make any progress and have a lot of
4313                          * dirty + writeback pages then we should wait for
4314                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
4315                          * prevent from pre mature OOM
4316                          */
4317                         if (!did_some_progress) {
4318                                 unsigned long write_pending;
4319
4320                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
4321                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
4322
4323                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
4324                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
4325                                         return true;
4326                                 }
4327                         }
4328
4329                         ret = true;
4330                         goto out;
4331                 }
4332         }
4333
4334 out:
4335         /*
4336          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4337          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4338          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4339          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4340          * here rather than calling cond_resched().
4341          */
4342         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4343                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4344         else
4345                 cond_resched();
4346         return ret;
4347 }
4348
4349 static inline bool
4350 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4351 {
4352         /*
4353          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4354          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4355          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4356          * such a way the check therein was true, and then it became false
4357          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4358          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4359          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4360          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4361          * caller can deal with a violated nodemask.
4362          */
4363         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4364                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4365                 ac->nodemask = NULL;
4366                 return true;
4367         }
4368
4369         /*
4370          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4371          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4372          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4373          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4374          * retry.
4375          */
4376         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4377                 return true;
4378
4379         return false;
4380 }
4381
4382 static inline struct page *
4383 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4384                                                 struct alloc_context *ac)
4385 {
4386         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4387         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4388         struct page *page = NULL;
4389         unsigned int alloc_flags;
4390         unsigned long did_some_progress;
4391         enum compact_priority compact_priority;
4392         enum compact_result compact_result;
4393         int compaction_retries;
4394         int no_progress_loops;
4395         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4396         int reserve_flags;
4397
4398         /*
4399          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4400          * callers that are not in atomic context.
4401          */
4402         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4403                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4404                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4405
4406 retry_cpuset:
4407         compaction_retries = 0;
4408         no_progress_loops = 0;
4409         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4410         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4411
4412         /*
4413          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4414          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4415          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4416          */
4417         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4418
4419         /*
4420          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4421          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4422          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4423          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4424          */
4425         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4426                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4427         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4428                 goto nopage;
4429
4430         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4431                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4432
4433         /*
4434          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4435          * that first
4436          */
4437         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4438         if (page)
4439                 goto got_pg;
4440
4441         /*
4442          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4443          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4444          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4445          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4446          * same migratetype.
4447          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4448          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4449          */
4450         if (can_direct_reclaim &&
4451                         (costly_order ||
4452                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4453                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4454                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4455                                                 alloc_flags, ac,
4456                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4457                                                 &compact_result);
4458                 if (page)
4459                         goto got_pg;
4460
4461                  if (order >= pageblock_order && (gfp_mask & __GFP_IO)) {
4462                         /*
4463                          * If allocating entire pageblock(s) and compaction
4464                          * failed because all zones are below low watermarks
4465                          * or is prohibited because it recently failed at this
4466                          * order, fail immediately.
4467                          *
4468                          * Reclaim is
4469                          *  - potentially very expensive because zones are far
4470                          *    below their low watermarks or this is part of very
4471                          *    bursty high order allocations,
4472                          *  - not guaranteed to help because isolate_freepages()
4473                          *    may not iterate over freed pages as part of its
4474                          *    linear scan, and
4475                          *  - unlikely to make entire pageblocks free on its
4476                          *    own.
4477                          */
4478                         if (compact_result == COMPACT_SKIPPED ||
4479                             compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4480                                 goto nopage;
4481                 }
4482
4483                 /*
4484                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4485                  * includes THP page fault allocations
4486                  */
4487                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4488                         /*
4489                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4490                          * it is because sync compaction recently failed. If
4491                          * this is the case and the caller requested a THP
4492                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4493                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4494                          * direct reclaim.
4495                          */
4496                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4497                                 goto nopage;
4498
4499                         /*
4500                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4501                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4502                          * using async compaction.
4503                          */
4504                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4505                 }
4506         }
4507
4508 retry:
4509         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4510         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4511                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4512
4513         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4514         if (reserve_flags)
4515                 alloc_flags = reserve_flags;
4516
4517         /*
4518          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
4519          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
4520          * user oriented.
4521          */
4522         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4523                 ac->nodemask = NULL;
4524                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4525                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4526         }
4527
4528         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4529         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4530         if (page)
4531                 goto got_pg;
4532
4533         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4534         if (!can_direct_reclaim)
4535                 goto nopage;
4536
4537         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4538         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4539                 goto nopage;
4540
4541         /* Try direct reclaim and then allocating */
4542         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4543                                                         &did_some_progress);
4544         if (page)
4545                 goto got_pg;
4546
4547         /* Try direct compaction and then allocating */
4548         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4549                                         compact_priority, &compact_result);
4550         if (page)
4551                 goto got_pg;
4552
4553         /* Do not loop if specifically requested */
4554         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4555                 goto nopage;
4556
4557         /*
4558          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4559          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4560          */
4561         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4562                 goto nopage;
4563
4564         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4565                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4566                 goto retry;
4567
4568         /*
4569          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4570          * reclaim is not able to make any progress because the current
4571          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4572          * of free memory (see __compaction_suitable)
4573          */
4574         if (did_some_progress > 0 &&
4575                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4576                                 compact_result, &compact_priority,
4577                                 &compaction_retries))
4578                 goto retry;
4579
4580
4581         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4582         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4583                 goto retry_cpuset;
4584
4585         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4586         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4587         if (page)
4588                 goto got_pg;
4589
4590         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4591         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4592             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4593              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4594                 goto nopage;
4595
4596         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4597         if (did_some_progress) {
4598                 no_progress_loops = 0;
4599                 goto retry;
4600         }
4601
4602 nopage:
4603         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4604         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4605                 goto retry_cpuset;
4606
4607         /*
4608          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4609          * we always retry
4610          */
4611         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4612                 /*
4613                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4614                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4615                  */
4616                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4617                         goto fail;
4618
4619                 /*
4620                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4621                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4622                  * for somebody to do a work for us
4623                  */
4624                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4625
4626                 /*
4627                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4628                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4629                  * so that we can identify them and convert them to something
4630                  * else.
4631                  */
4632                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4633
4634                 /*
4635                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4636                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4637                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4638                  * the situation worse
4639                  */
4640                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4641                 if (page)
4642                         goto got_pg;
4643
4644                 cond_resched();
4645                 goto retry;
4646         }
4647 fail:
4648         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4649                         "page allocation failure: order:%u", order);
4650 got_pg:
4651         return page;
4652 }
4653
4654 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4655                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4656                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4657                 unsigned int *alloc_flags)
4658 {
4659         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4660         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4661         ac->nodemask = nodemask;
4662         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4663
4664         if (cpusets_enabled()) {
4665                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4666                 if (!ac->nodemask)
4667                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4668                 else
4669                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4670         }
4671
4672         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4673         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4674
4675         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4676
4677         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4678                 return false;
4679
4680         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4681                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4682
4683         return true;
4684 }
4685
4686 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4687 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask, struct alloc_context *ac)
4688 {
4689         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4690         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4691
4692         /*
4693          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4694          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4695          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4696          */
4697         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4698                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4699 }
4700
4701 /*
4702  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4703  */
4704 struct page *
4705 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4706                                                         nodemask_t *nodemask)
4707 {
4708         struct page *page;
4709         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4710         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4711         struct alloc_context ac = { };
4712
4713         /*
4714          * There are several places where we assume that the order value is sane
4715          * so bail out early if the request is out of bound.
4716          */
4717         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
4718                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
4719                 return NULL;
4720         }
4721
4722         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4723         alloc_mask = gfp_mask;
4724         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4725                 return NULL;
4726
4727         finalise_ac(gfp_mask, &ac);
4728
4729         /*
4730          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
4731          * memory until all local zones are considered.
4732          */
4733         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp_mask);
4734
4735         /* First allocation attempt */
4736         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4737         if (likely(page))
4738                 goto out;
4739
4740         /*
4741          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4742          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4743          * from a particular context which has been marked by
4744          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4745          */
4746         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4747         ac.spread_dirty_pages = false;
4748
4749         /*
4750          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4751          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4752          */
4753         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4754                 ac.nodemask = nodemask;
4755
4756         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4757
4758 out:
4759         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4760             unlikely(__memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4761                 __free_pages(page, order);
4762                 page = NULL;
4763         }
4764
4765         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4766
4767         return page;
4768 }
4769 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4770
4771 /*
4772  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
4773  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
4774  * you need to access high mem.
4775  */
4776 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4777 {
4778         struct page *page;
4779
4780         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
4781         if (!page)
4782                 return 0;
4783         return (unsigned long) page_address(page);
4784 }
4785 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4786
4787 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4788 {
4789         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4790 }
4791 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4792
4793 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
4794 {
4795         if (order == 0)         /* Via pcp? */
4796                 free_unref_page(page);
4797         else
4798                 __free_pages_ok(page, order);
4799 }
4800
4801 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4802 {
4803         if (put_page_testzero(page))
4804                 free_the_page(page, order);
4805 }
4806 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4807
4808 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4809 {
4810         if (addr != 0) {
4811                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4812                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4813         }
4814 }
4815
4816 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4817
4818 /*
4819  * Page Fragment:
4820  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4821  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4822  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4823  *
4824  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4825  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4826  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4827  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4828  */
4829 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4830                                              gfp_t gfp_mask)
4831 {
4832         struct page *page = NULL;
4833         gfp_t gfp = gfp_mask;
4834
4835 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4836         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4837                     __GFP_NOMEMALLOC;
4838         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4839                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4840         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4841 #endif
4842         if (unlikely(!page))
4843                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4844
4845         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4846
4847         return page;
4848 }
4849
4850 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4851 {
4852         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4853
4854         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
4855                 free_the_page(page, compound_order(page));
4856 }
4857 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4858
4859 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4860                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4861 {
4862         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4863         struct page *page;
4864         int offset;
4865
4866         if (unlikely(!nc->va)) {
4867 refill:
4868                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4869                 if (!page)
4870                         return NULL;
4871
4872 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4873                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4874                 size = nc->size;
4875 #endif
4876                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4877                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4878                  */
4879                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
4880
4881                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4882                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4883                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4884                 nc->offset = size;
4885         }
4886
4887         offset = nc->offset - fragsz;
4888         if (unlikely(offset < 0)) {
4889                 page = virt_to_page(nc->va);
4890
4891                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4892                         goto refill;
4893
4894 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4895                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4896                 size = nc->size;
4897 #endif
4898                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4899                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
4900
4901                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4902                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4903                 offset = size - fragsz;
4904         }
4905
4906         nc->pagecnt_bias--;
4907         nc->offset = offset;
4908
4909         return nc->va + offset;
4910 }
4911 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4912
4913 /*
4914  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4915  */
4916 void page_frag_free(void *addr)
4917 {
4918         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4919
4920         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4921                 free_the_page(page, compound_order(page));
4922 }
4923 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4924
4925 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4926                 size_t size)
4927 {
4928         if (addr) {
4929                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4930                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4931
4932                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4933                 while (used < alloc_end) {
4934                         free_page(used);
4935                         used += PAGE_SIZE;
4936                 }
4937         }
4938         return (void *)addr;
4939 }
4940
4941 /**
4942  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4943  * @size: the number of bytes to allocate
4944  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
4945  *
4946  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4947  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4948  * allocate memory in power-of-two pages.
4949  *
4950  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4951  *
4952  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4953  *
4954  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4955  */
4956 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4957 {
4958         unsigned int order = get_order(size);
4959         unsigned long addr;
4960
4961         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
4962                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
4963
4964         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4965         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4966 }
4967 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4968
4969 /**
4970  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4971  *                         pages on a node.
4972  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4973  * @size: the number of bytes to allocate
4974  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
4975  *
4976  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4977  * back.
4978  *
4979  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4980  */
4981 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4982 {
4983         unsigned int order = get_order(size);
4984         struct page *p;
4985
4986         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
4987                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
4988
4989         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4990         if (!p)
4991                 return NULL;
4992         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4993 }
4994
4995 /**
4996  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4997  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4998  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4999  *
5000  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
5001  */
5002 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
5003 {
5004         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
5005         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
5006
5007         while (addr < end) {
5008                 free_page(addr);
5009                 addr += PAGE_SIZE;
5010         }
5011 }
5012 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
5013
5014 /**
5015  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
5016  * @offset: The zone index of the highest zone
5017  *
5018  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
5019  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
5020  * zone, the number of pages is calculated as:
5021  *
5022  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
5023  *
5024  * Return: number of pages beyond high watermark.
5025  */
5026 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
5027 {
5028         struct zoneref *z;
5029         struct zone *zone;
5030
5031         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
5032         unsigned long sum = 0;
5033
5034         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
5035
5036         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
5037                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
5038                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
5039                 if (size > high)
5040                         sum += size - high;
5041         }
5042
5043         return sum;
5044 }
5045
5046 /**
5047  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
5048  *
5049  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
5050  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
5051  *
5052  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
5053  * ZONE_NORMAL.
5054  */
5055 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
5056 {
5057         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
5058 }
5059 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
5060
5061 /**
5062  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
5063  *
5064  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
5065  * high watermark within all zones.
5066  *
5067  * Return: number of pages beyond high watermark within all zones.
5068  */
5069 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
5070 {
5071         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
5072 }
5073
5074 static inline void show_node(struct zone *zone)
5075 {
5076         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5077                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5078 }
5079
5080 long si_mem_available(void)
5081 {
5082         long available;
5083         unsigned long pagecache;
5084         unsigned long wmark_low = 0;
5085         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5086         unsigned long reclaimable;
5087         struct zone *zone;
5088         int lru;
5089
5090         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5091                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5092
5093         for_each_zone(zone)
5094                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5095
5096         /*
5097          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5098          * without causing swapping.
5099          */
5100         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5101
5102         /*
5103          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5104          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
5105          * low watermark worth of cache, needs to stay.
5106          */
5107         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5108         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5109         available += pagecache;
5110
5111         /*
5112          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5113          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5114          * low watermark.
5115          */
5116         reclaimable = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
5117                         global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5118         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5119
5120         if (available < 0)
5121                 available = 0;
5122         return available;
5123 }
5124 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5125
5126 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5127 {
5128         val->totalram = totalram_pages();
5129         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5130         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5131         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5132         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5133         val->freehigh = nr_free_highpages();
5134         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5135 }
5136
5137 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5138
5139 #ifdef CONFIG_NUMA
5140 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5141 {
5142         int zone_type;          /* needs to be signed */
5143         unsigned long managed_pages = 0;
5144         unsigned long managed_highpages = 0;
5145         unsigned long free_highpages = 0;
5146         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5147
5148         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5149                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5150         val->totalram = managed_pages;
5151         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5152         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5153 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5154         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5155                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5156
5157                 if (is_highmem(zone)) {
5158                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5159                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5160                 }
5161         }
5162         val->totalhigh = managed_highpages;
5163         val->freehigh = free_highpages;
5164 #else
5165         val->totalhigh = managed_highpages;
5166         val->freehigh = free_highpages;
5167 #endif
5168         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5169 }
5170 #endif
5171
5172 /*
5173  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5174  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5175  */
5176 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5177 {
5178         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5179                 return false;
5180
5181         /*
5182          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5183          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5184          * have to be precise here.
5185          */
5186         if (!nodemask)
5187                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5188
5189         return !node_isset(nid, *nodemask);
5190 }
5191
5192 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5193
5194 static void show_migration_types(unsigned char type)
5195 {
5196         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5197                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5198                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5199                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5200                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5201 #ifdef CONFIG_CMA
5202                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5203 #endif
5204 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5205                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5206 #endif
5207         };
5208         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5209         char *p = tmp;
5210         int i;
5211
5212         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5213                 if (type & (1 << i))
5214                         *p++ = types[i];
5215         }
5216
5217         *p = '\0';
5218         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5219 }
5220
5221 /*
5222  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5223  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5224  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5225  *
5226  * Bits in @filter:
5227  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5228  *   cpuset.
5229  */
5230 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5231 {
5232         unsigned long free_pcp = 0;
5233         int cpu;
5234         struct zone *zone;
5235         pg_data_t *pgdat;
5236
5237         for_each_populated_zone(zone) {
5238                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5239                         continue;
5240
5241                 for_each_online_cpu(cpu)
5242                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5243         }
5244
5245         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5246                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5247                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
5248                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5249                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5250                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5251                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5252                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5253                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5254                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5255                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5256                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5257                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5258                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5259                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5260                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
5261                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
5262                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
5263                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5264                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5265                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
5266                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5267                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5268                 free_pcp,
5269                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5270
5271         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5272                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5273                         continue;
5274
5275                 printk("Node %d"
5276                         " active_anon:%lukB"
5277                         " inactive_anon:%lukB"
5278                         " active_file:%lukB"
5279                         " inactive_file:%lukB"
5280                         " unevictable:%lukB"
5281                         " isolated(anon):%lukB"
5282                         " isolated(file):%lukB"
5283                         " mapped:%lukB"
5284                         " dirty:%lukB"
5285                         " writeback:%lukB"
5286                         " shmem:%lukB"
5287 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5288                         " shmem_thp: %lukB"
5289                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5290                         " anon_thp: %lukB"
5291 #endif
5292                         " writeback_tmp:%lukB"
5293                         " unstable:%lukB"
5294                         " all_unreclaimable? %s"
5295                         "\n",
5296                         pgdat->node_id,
5297                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5298                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5299                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5300                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5301                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5302                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5303                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5304                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5305                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5306                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5307                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5308 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5309                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5310                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
5311                                         * HPAGE_PMD_NR),
5312                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5313 #endif
5314                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5315                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
5316                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5317                                 "yes" : "no");
5318         }
5319
5320         for_each_populated_zone(zone) {
5321                 int i;
5322
5323                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5324                         continue;
5325
5326                 free_pcp = 0;
5327                 for_each_online_cpu(cpu)
5328                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5329
5330                 show_node(zone);
5331                 printk(KERN_CONT
5332                         "%s"
5333                         " free:%lukB"
5334                         " min:%lukB"
5335                         " low:%lukB"
5336                         " high:%lukB"
5337                         " active_anon:%lukB"
5338                         " inactive_anon:%lukB"
5339                         " active_file:%lukB"
5340                         " inactive_file:%lukB"
5341                         " unevictable:%lukB"
5342                         " writepending:%lukB"
5343                         " present:%lukB"
5344                         " managed:%lukB"
5345                         " mlocked:%lukB"
5346                         " kernel_stack:%lukB"
5347                         " pagetables:%lukB"
5348                         " bounce:%lukB"
5349                         " free_pcp:%lukB"
5350                         " local_pcp:%ukB"
5351                         " free_cma:%lukB"
5352                         "\n",
5353                         zone->name,
5354                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
5355                         K(min_wmark_pages(zone)),
5356                         K(low_wmark_pages(zone)),
5357                         K(high_wmark_pages(zone)),
5358                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
5359                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
5360                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
5361                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
5362                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
5363                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
5364                         K(zone->present_pages),
5365                         K(zone_managed_pages(zone)),
5366                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
5367                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
5368                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
5369                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
5370                         K(free_pcp),
5371                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
5372                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
5373                 printk("lowmem_reserve[]:");
5374                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
5375                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
5376                 printk(KERN_CONT "\n");
5377         }
5378
5379         for_each_populated_zone(zone) {
5380                 unsigned int order;
5381                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
5382                 unsigned char types[MAX_ORDER];
5383
5384                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5385                         continue;
5386                 show_node(zone);
5387                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
5388
5389                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5390                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5391                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
5392                         int type;
5393
5394                         nr[order] = area->nr_free;
5395                         total += nr[order] << order;
5396
5397                         types[order] = 0;
5398                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
5399                                 if (!free_area_empty(area, type))
5400                                         types[order] |= 1 << type;
5401                         }
5402                 }
5403                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5404                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5405                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
5406                                nr[order], K(1UL) << order);
5407                         if (nr[order])
5408                                 show_migration_types(types[order]);
5409                 }
5410                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
5411         }
5412
5413         hugetlb_show_meminfo();
5414
5415         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
5416
5417         show_swap_cache_info();
5418 }
5419
5420 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
5421 {
5422         zoneref->zone = zone;
5423         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
5424 }
5425
5426 /*
5427  * Builds allocation fallback zone lists.
5428  *
5429  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
5430  */
5431 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
5432 {
5433         struct zone *zone;
5434         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
5435         int nr_zones = 0;
5436
5437         do {
5438                 zone_type--;
5439                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
5440                 if (managed_zone(zone)) {
5441                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
5442                         check_highest_zone(zone_type);
5443                 }
5444         } while (zone_type);
5445
5446         return nr_zones;
5447 }
5448
5449 #ifdef CONFIG_NUMA
5450
5451 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
5452 {
5453         /*
5454          * We used to support different zonlists modes but they turned
5455          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
5456          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
5457          * not fail it silently
5458          */
5459         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
5460                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
5461                 return -EINVAL;
5462         }
5463         return 0;
5464 }
5465
5466 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
5467 {
5468         if (!s)
5469                 return 0;
5470
5471         return __parse_numa_zonelist_order(s);
5472 }
5473 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
5474
5475 char numa_zonelist_order[] = "Node";
5476
5477 /*
5478  * sysctl handler for numa_zonelist_order
5479  */
5480 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
5481                 void __user *buffer, size_t *length,
5482                 loff_t *ppos)
5483 {
5484         char *str;
5485         int ret;
5486
5487         if (!write)
5488                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
5489         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
5490         if (IS_ERR(str))
5491                 return PTR_ERR(str);
5492
5493         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
5494         kfree(str);
5495         return ret;
5496 }
5497
5498
5499 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
5500 static int node_load[MAX_NUMNODES];
5501
5502 /**
5503  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
5504  * @node: node whose fallback list we're appending
5505  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
5506  *
5507  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
5508  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
5509  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
5510  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5511  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5512  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5513  * on them otherwise.
5514  *
5515  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
5516  */
5517 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5518 {
5519         int n, val;
5520         int min_val = INT_MAX;
5521         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5522         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5523
5524         /* Use the local node if we haven't already */
5525         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5526                 node_set(node, *used_node_mask);
5527                 return node;
5528         }
5529
5530         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5531
5532                 /* Don't want a node to appear more than once */
5533                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5534                         continue;
5535
5536                 /* Use the distance array to find the distance */
5537                 val = node_distance(node, n);
5538
5539                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5540                 val += (n < node);
5541
5542                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5543                 tmp = cpumask_of_node(n);
5544                 if (!cpumask_empty(tmp))
5545                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5546
5547                 /* Slight preference for less loaded node */
5548                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5549                 val += node_load[n];
5550
5551                 if (val < min_val) {
5552                         min_val = val;
5553                         best_node = n;
5554                 }
5555         }
5556
5557         if (best_node >= 0)
5558                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5559
5560         return best_node;
5561 }
5562
5563
5564 /*
5565  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5566  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5567  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5568  */
5569 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5570                 unsigned nr_nodes)
5571 {
5572         struct zoneref *zonerefs;
5573         int i;
5574
5575         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5576
5577         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5578                 int nr_zones;
5579
5580                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5581
5582                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5583                 zonerefs += nr_zones;
5584         }
5585         zonerefs->zone = NULL;
5586         zonerefs->zone_idx = 0;
5587 }
5588
5589 /*
5590  * Build gfp_thisnode zonelists
5591  */
5592 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5593 {
5594         struct zoneref *zonerefs;
5595         int nr_zones;
5596
5597         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5598         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5599         zonerefs += nr_zones;
5600         zonerefs->zone = NULL;
5601         zonerefs->zone_idx = 0;
5602 }
5603
5604 /*
5605  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5606  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5607  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5608  * may still exist in local DMA zone.
5609  */
5610
5611 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5612 {
5613         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5614         int node, load, nr_nodes = 0;
5615         nodemask_t used_mask;
5616         int local_node, prev_node;
5617
5618         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5619         local_node = pgdat->node_id;
5620         load = nr_online_nodes;
5621         prev_node = local_node;
5622         nodes_clear(used_mask);
5623
5624         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5625         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5626                 /*
5627                  * We don't want to pressure a particular node.
5628                  * So adding penalty to the first node in same
5629                  * distance group to make it round-robin.
5630                  */
5631                 if (node_distance(local_node, node) !=
5632                     node_distance(local_node, prev_node))
5633                         node_load[node] = load;
5634
5635                 node_order[nr_nodes++] = node;
5636                 prev_node = node;
5637                 load--;
5638         }
5639
5640         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5641         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5642 }
5643
5644 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5645 /*
5646  * Return node id of node used for "local" allocations.
5647  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5648  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5649  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5650  */
5651 int local_memory_node(int node)
5652 {
5653         struct zoneref *z;
5654
5655         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5656                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5657                                    NULL);
5658         return zone_to_nid(z->zone);
5659 }
5660 #endif
5661
5662 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5663 static void setup_min_slab_ratio(void);
5664 #else   /* CONFIG_NUMA */
5665
5666 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5667 {
5668         int node, local_node;
5669         struct zoneref *zonerefs;
5670         int nr_zones;
5671
5672         local_node = pgdat->node_id;
5673
5674         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5675         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5676         zonerefs += nr_zones;
5677
5678         /*
5679          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5680          * of all the other nodes.
5681          * We don't want to pressure a particular node, so when
5682          * building the zones for node N, we make sure that the
5683          * zones coming right after the local ones are those from
5684          * node N+1 (modulo N)
5685          */
5686         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5687                 if (!node_online(node))
5688                         continue;
5689                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5690                 zonerefs += nr_zones;
5691         }
5692         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5693                 if (!node_online(node))
5694                         continue;
5695                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5696                 zonerefs += nr_zones;
5697         }
5698
5699         zonerefs->zone = NULL;
5700         zonerefs->zone_idx = 0;
5701 }
5702
5703 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5704
5705 /*
5706  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5707  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5708  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5709  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5710  * with interrupts disabled.
5711  *
5712  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5713  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5714  * hotplugged processors.
5715  *
5716  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5717  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5718  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5719  */
5720 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5721 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5722 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5723
5724 static void __build_all_zonelists(void *data)
5725 {
5726         int nid;
5727         int __maybe_unused cpu;
5728         pg_data_t *self = data;
5729         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5730
5731         spin_lock(&lock);
5732
5733 #ifdef CONFIG_NUMA
5734         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5735 #endif
5736
5737         /*
5738          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5739          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5740          */
5741         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5742                 build_zonelists(self);
5743         } else {
5744                 for_each_online_node(nid) {
5745                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5746
5747                         build_zonelists(pgdat);
5748                 }
5749
5750 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5751                 /*
5752                  * We now know the "local memory node" for each node--
5753                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5754                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5755                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5756                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5757                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5758                  */
5759                 for_each_online_cpu(cpu)
5760                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5761 #endif
5762         }
5763
5764         spin_unlock(&lock);
5765 }
5766
5767 static noinline void __init
5768 build_all_zonelists_init(void)
5769 {
5770         int cpu;
5771
5772         __build_all_zonelists(NULL);
5773
5774         /*
5775          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5776          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5777          * each zone will be allocated later when the per cpu
5778          * allocator is available.
5779          *
5780          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5781          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5782          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5783          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5784          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5785          * (a chicken-egg dilemma).
5786          */
5787         for_each_possible_cpu(cpu)
5788                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5789
5790         mminit_verify_zonelist();
5791         cpuset_init_current_mems_allowed();
5792 }
5793
5794 /*
5795  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5796  *
5797  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5798  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5799  */
5800 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5801 {
5802         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5803                 build_all_zonelists_init();
5804         } else {
5805                 __build_all_zonelists(pgdat);
5806                 /* cpuset refresh routine should be here */
5807         }
5808         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5809         /*
5810          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5811          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5812          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5813          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5814          * disabled and enable it later
5815          */
5816         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5817                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5818         else
5819                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5820
5821         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5822                 nr_online_nodes,
5823                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5824                 vm_total_pages);
5825 #ifdef CONFIG_NUMA
5826         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5827 #endif
5828 }
5829
5830 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
5831 static bool __meminit
5832 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
5833 {
5834 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5835         static struct memblock_region *r;
5836
5837         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5838                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5839                         for_each_memblock(memory, r) {
5840                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
5841                                         break;
5842                         }
5843                 }
5844                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5845                     memblock_is_mirror(r)) {
5846                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5847                         return true;
5848                 }
5849         }
5850 #endif
5851         return false;
5852 }
5853
5854 /*
5855  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5856  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
5857  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5858  */
5859 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5860                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context,
5861                 struct vmem_altmap *altmap)
5862 {
5863         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5864         struct page *page;
5865
5866         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5867                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5868
5869 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5870         /*
5871          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5872          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
5873          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
5874          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
5875          * the hotplug lock.
5876          */
5877         if (zone == ZONE_DEVICE) {
5878                 if (!altmap)
5879                         return;
5880
5881                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
5882                         start_pfn += altmap->reserve;
5883                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5884         }
5885 #endif
5886
5887         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5888                 /*
5889                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5890                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5891                  */
5892                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
5893                         if (!early_pfn_valid(pfn))
5894                                 continue;
5895                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5896                                 continue;
5897                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
5898                                 continue;
5899                         if (defer_init(nid, pfn, end_pfn))
5900                                 break;
5901                 }
5902
5903                 page = pfn_to_page(pfn);
5904                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5905                 if (context == MEMMAP_HOTPLUG)
5906                         __SetPageReserved(page);
5907
5908                 /*
5909                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5910                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5911                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5912                  * the address space during boot when many long-lived
5913                  * kernel allocations are made.
5914                  *
5915                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5916                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5917                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5918                  * pfn out of zone.
5919                  */
5920                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5921                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5922                         cond_resched();
5923                 }
5924         }
5925 }
5926
5927 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5928 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
5929                                    unsigned long start_pfn,
5930                                    unsigned long size,
5931                                    struct dev_pagemap *pgmap)
5932 {
5933         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5934         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5935         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
5936         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
5937         unsigned long start = jiffies;
5938         int nid = pgdat->node_id;
5939
5940         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx(zone) != ZONE_DEVICE))
5941                 return;
5942
5943         /*
5944          * The call to memmap_init_zone should have already taken care
5945          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
5946          * the end of that region and start processing the device pages.
5947          */
5948         if (altmap) {
5949                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5950                 size = end_pfn - start_pfn;
5951         }
5952
5953         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5954                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5955
5956                 __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
5957
5958                 /*
5959                  * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
5960                  * phase for it to be fully associated with a zone.
5961                  *
5962                  * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
5963                  * the flag as we are still initializing the pages.
5964                  */
5965                 __SetPageReserved(page);
5966
5967                 /*
5968                  * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
5969                  * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
5970                  * ever freed or placed on a driver-private list.
5971                  */
5972                 page->pgmap = pgmap;
5973                 page->zone_device_data = NULL;
5974
5975                 /*
5976                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5977                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5978                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5979                  * the address space during boot when many long-lived
5980                  * kernel allocations are made.
5981                  *
5982                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5983                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5984                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5985                  * pfn out of zone.
5986                  *
5987                  * Please note that MEMMAP_HOTPLUG path doesn't clear memmap
5988                  * because this is done early in section_activate()
5989                  */
5990                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5991                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5992                         cond_resched();
5993                 }
5994         }
5995
5996         pr_info("%s initialised, %lu pages in %ums\n", dev_name(pgmap->dev),
5997                 size, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
5998 }
5999
6000 #endif
6001 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
6002 {
6003         unsigned int order, t;
6004         for_each_migratetype_order(order, t) {
6005                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
6006                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
6007         }
6008 }
6009
6010 void __meminit __weak memmap_init(unsigned long size, int nid,
6011                                   unsigned long zone, unsigned long start_pfn)
6012 {
6013         memmap_init_zone(size, nid, zone, start_pfn, MEMMAP_EARLY, NULL);
6014 }
6015
6016 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
6017 {
6018 #ifdef CONFIG_MMU
6019         int batch;
6020
6021         /*
6022          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
6023          * size of the zone.
6024          */
6025         batch = zone_managed_pages(zone) / 1024;
6026         /* But no more than a meg. */
6027         if (batch * PAGE_SIZE > 1024 * 1024)
6028                 batch = (1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
6029         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
6030         if (batch < 1)
6031                 batch = 1;
6032
6033         /*
6034          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
6035          * of 2 value was found to be more likely to have
6036          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
6037          *
6038          * For example if 2 tasks are alternately allocating
6039          * batches of pages, one task can end up with a lot
6040          * of pages of one half of the possible page colors
6041          * and the other with pages of the other colors.
6042          */
6043         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
6044
6045         return batch;
6046
6047 #else
6048         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
6049          * conditions.
6050          *
6051          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
6052          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
6053          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
6054          *
6055          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
6056          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
6057          * can be a significant delay between the individual batches being
6058          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
6059          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
6060          */
6061         return 0;
6062 #endif
6063 }
6064
6065 /*
6066  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
6067  * ->batch must never be higher then ->high.
6068  * The following function updates them in a safe manner without read side
6069  * locking.
6070  *
6071  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
6072  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
6073  *
6074  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
6075  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
6076  * exist).
6077  */
6078 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
6079                 unsigned long batch)
6080 {
6081        /* start with a fail safe value for batch */
6082         pcp->batch = 1;
6083         smp_wmb();
6084
6085        /* Update high, then batch, in order */
6086         pcp->high = high;
6087         smp_wmb();
6088
6089         pcp->batch = batch;
6090 }
6091
6092 /* a companion to pageset_set_high() */
6093 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
6094 {
6095         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
6096 }
6097
6098 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
6099 {
6100         struct per_cpu_pages *pcp;
6101         int migratetype;
6102
6103         memset(p, 0, sizeof(*p));
6104
6105         pcp = &p->pcp;
6106         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
6107                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
6108 }
6109
6110 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
6111 {
6112         pageset_init(p);
6113         pageset_set_batch(p, batch);
6114 }
6115
6116 /*
6117  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
6118  * to the value high for the pageset p.
6119  */
6120 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
6121                                 unsigned long high)
6122 {
6123         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
6124         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
6125                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
6126
6127         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
6128 }
6129
6130 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
6131                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
6132 {
6133         if (percpu_pagelist_fraction)
6134                 pageset_set_high(pcp,
6135                         (zone_managed_pages(zone) /
6136                                 percpu_pagelist_fraction));
6137         else
6138                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
6139 }
6140
6141 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
6142 {
6143         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6144
6145         pageset_init(pcp);
6146         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
6147 }
6148
6149 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
6150 {
6151         int cpu;
6152         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
6153         for_each_possible_cpu(cpu)
6154                 zone_pageset_init(zone, cpu);
6155 }
6156
6157 /*
6158  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
6159  * Before this call only boot pagesets were available.
6160  */
6161 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
6162 {
6163         struct pglist_data *pgdat;
6164         struct zone *zone;
6165
6166         for_each_populated_zone(zone)
6167                 setup_zone_pageset(zone);
6168
6169         for_each_online_pgdat(pgdat)
6170                 pgdat->per_cpu_nodestats =
6171                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
6172 }
6173
6174 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
6175 {
6176         /*
6177          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
6178          * relies on the ability of the linker to provide the
6179          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
6180          */
6181         zone->pageset = &boot_pageset;
6182
6183         if (populated_zone(zone))
6184                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
6185                         zone->name, zone->present_pages,
6186                                          zone_batchsize(zone));
6187 }
6188
6189 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
6190                                         unsigned long zone_start_pfn,
6191                                         unsigned long size)
6192 {
6193         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6194         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
6195
6196         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
6197                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
6198
6199         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6200
6201         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
6202                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
6203                         pgdat->node_id,
6204                         (unsigned long)zone_idx(zone),
6205                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
6206
6207         zone_init_free_lists(zone);
6208         zone->initialized = 1;
6209 }
6210
6211 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6212 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
6213
6214 /*
6215  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
6216  */
6217 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
6218                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
6219 {
6220         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6221         int nid;
6222
6223         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
6224                 return state->last_nid;
6225
6226         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
6227         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
6228                 state->last_start = start_pfn;
6229                 state->last_end = end_pfn;
6230                 state->last_nid = nid;
6231         }
6232
6233         return nid;
6234 }
6235 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
6236
6237 /**
6238  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
6239  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
6240  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
6241  *
6242  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
6243  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
6244  * memblock_free_early_nid() manually.
6245  */
6246 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
6247 {
6248         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6249         int i, this_nid;
6250
6251         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
6252                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
6253                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
6254
6255                 if (start_pfn < end_pfn)
6256                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
6257                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
6258                                         this_nid);
6259         }
6260 }
6261
6262 /**
6263  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
6264  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
6265  *
6266  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
6267  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
6268  */
6269 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
6270 {
6271         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6272         int i, this_nid;
6273
6274         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
6275                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
6276 }
6277
6278 /**
6279  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
6280  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
6281  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
6282  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
6283  *
6284  * It returns the start and end page frame of a node based on information
6285  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
6286  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
6287  * PFNs will be 0.
6288  */
6289 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
6290                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
6291 {
6292         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
6293         int i;
6294
6295         *start_pfn = -1UL;
6296         *end_pfn = 0;
6297
6298         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
6299                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
6300                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
6301         }
6302
6303         if (*start_pfn == -1UL)
6304                 *start_pfn = 0;
6305 }
6306
6307 /*
6308  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
6309  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
6310  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
6311  */
6312 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
6313 {
6314         int zone_index;
6315         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
6316                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
6317                         continue;
6318
6319                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
6320                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
6321                         break;
6322         }
6323
6324         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
6325         movable_zone = zone_index;
6326 }
6327
6328 /*
6329  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
6330  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
6331  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
6332  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
6333  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
6334  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
6335  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
6336  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
6337  */
6338 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
6339                                         unsigned long zone_type,
6340                                         unsigned long node_start_pfn,
6341                                         unsigned long node_end_pfn,
6342                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6343                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6344 {
6345         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
6346         if (zone_movable_pfn[nid]) {
6347                 /* Size ZONE_MOVABLE */
6348                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
6349                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6350                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
6351                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
6352
6353                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
6354                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
6355                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
6356                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
6357                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6358
6359                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
6360                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
6361                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
6362         }
6363 }
6364
6365 /*
6366  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
6367  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
6368  */
6369 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6370                                         unsigned long zone_type,
6371                                         unsigned long node_start_pfn,
6372                                         unsigned long node_end_pfn,
6373                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6374                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6375                                         unsigned long *ignored)
6376 {
6377         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6378         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6379         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6380         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6381                 return 0;
6382
6383         /* Get the start and end of the zone */
6384         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6385         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6386         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6387                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
6388                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6389
6390         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
6391         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
6392                 return 0;
6393
6394         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
6395         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
6396         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
6397
6398         /* Return the spanned pages */
6399         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
6400 }
6401
6402 /*
6403  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
6404  * then all holes in the requested range will be accounted for.
6405  */
6406 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
6407                                 unsigned long range_start_pfn,
6408                                 unsigned long range_end_pfn)
6409 {
6410         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
6411         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6412         int i;
6413
6414         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6415                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6416                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6417                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
6418         }
6419         return nr_absent;
6420 }
6421
6422 /**
6423  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
6424  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
6425  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
6426  *
6427  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
6428  */
6429 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
6430                                                         unsigned long end_pfn)
6431 {
6432         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
6433 }
6434
6435 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
6436 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6437                                         unsigned long zone_type,
6438                                         unsigned long node_start_pfn,
6439                                         unsigned long node_end_pfn,
6440                                         unsigned long *ignored)
6441 {
6442         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6443         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6444         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6445         unsigned long nr_absent;
6446
6447         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6448         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6449                 return 0;
6450
6451         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6452         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6453
6454         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6455                         node_start_pfn, node_end_pfn,
6456                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
6457         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6458
6459         /*
6460          * ZONE_MOVABLE handling.
6461          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
6462          * and vice versa.
6463          */
6464         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
6465                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6466                 struct memblock_region *r;
6467
6468                 for_each_memblock(memory, r) {
6469                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
6470                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6471                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
6472                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6473
6474                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
6475                             memblock_is_mirror(r))
6476                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6477
6478                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
6479                             !memblock_is_mirror(r))
6480                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6481                 }
6482         }
6483
6484         return nr_absent;
6485 }
6486
6487 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6488 static inline unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6489                                         unsigned long zone_type,
6490                                         unsigned long node_start_pfn,
6491                                         unsigned long node_end_pfn,
6492                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6493                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6494                                         unsigned long *zones_size)
6495 {
6496         unsigned int zone;
6497
6498         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
6499         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
6500                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
6501
6502         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
6503
6504         return zones_size[zone_type];
6505 }
6506
6507 static inline unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6508                                                 unsigned long zone_type,
6509                                                 unsigned long node_start_pfn,
6510                                                 unsigned long node_end_pfn,
6511                                                 unsigned long *zholes_size)
6512 {
6513         if (!zholes_size)
6514                 return 0;
6515
6516         return zholes_size[zone_type];
6517 }
6518
6519 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6520
6521 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
6522                                                 unsigned long node_start_pfn,
6523                                                 unsigned long node_end_pfn,
6524                                                 unsigned long *zones_size,
6525                                                 unsigned long *zholes_size)
6526 {
6527         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
6528         enum zone_type i;
6529
6530         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6531                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6532                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6533                 unsigned long size, real_size;
6534
6535                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6536                                                   node_start_pfn,
6537                                                   node_end_pfn,
6538                                                   &zone_start_pfn,
6539                                                   &zone_end_pfn,
6540                                                   zones_size);
6541                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6542                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
6543                                                   zholes_size);
6544                 if (size)
6545                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6546                 else
6547                         zone->zone_start_pfn = 0;
6548                 zone->spanned_pages = size;
6549                 zone->present_pages = real_size;
6550
6551                 totalpages += size;
6552                 realtotalpages += real_size;
6553         }
6554
6555         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
6556         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
6557         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
6558                                                         realtotalpages);
6559 }
6560
6561 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
6562 /*
6563  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
6564  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
6565  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
6566  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
6567  * bytes.
6568  */
6569 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
6570 {
6571         unsigned long usemapsize;
6572
6573         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
6574         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
6575         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
6576         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
6577         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
6578
6579         return usemapsize / 8;
6580 }
6581
6582 static void __ref setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6583                                 struct zone *zone,
6584                                 unsigned long zone_start_pfn,
6585                                 unsigned long zonesize)
6586 {
6587         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6588         zone->pageblock_flags = NULL;
6589         if (usemapsize) {
6590                 zone->pageblock_flags =
6591                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
6592                                             pgdat->node_id);
6593                 if (!zone->pageblock_flags)
6594                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
6595                               usemapsize, zone->name, pgdat->node_id);
6596         }
6597 }
6598 #else
6599 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6600                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6601 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6602
6603 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6604
6605 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6606 void __init set_pageblock_order(void)
6607 {
6608         unsigned int order;
6609
6610         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6611         if (pageblock_order)
6612                 return;
6613
6614         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6615                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6616         else
6617                 order = MAX_ORDER - 1;
6618
6619         /*
6620          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6621          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6622          * powerpc.
6623          */
6624         pageblock_order = order;
6625 }
6626 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6627
6628 /*
6629  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6630  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6631  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6632  * the kernel config
6633  */
6634 void __init set_pageblock_order(void)
6635 {
6636 }
6637
6638 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6639
6640 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6641                                                 unsigned long present_pages)
6642 {
6643         unsigned long pages = spanned_pages;
6644
6645         /*
6646          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6647          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6648          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6649          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6650          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6651          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6652          */
6653         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6654             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6655                 pages = present_pages;
6656
6657         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6658 }
6659
6660 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6661 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
6662 {
6663         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6664         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6665         pgdat->split_queue_len = 0;
6666 }
6667 #else
6668 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
6669 #endif
6670
6671 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6672 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
6673 {
6674         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6675 }
6676 #else
6677 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
6678 #endif
6679
6680 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
6681 {
6682         pgdat_resize_init(pgdat);
6683
6684         pgdat_init_split_queue(pgdat);
6685         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
6686
6687         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6688         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6689
6690         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6691         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6692         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6693 }
6694
6695 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
6696                                                         unsigned long remaining_pages)
6697 {
6698         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
6699         zone_set_nid(zone, nid);
6700         zone->name = zone_names[idx];
6701         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
6702         spin_lock_init(&zone->lock);
6703         zone_seqlock_init(zone);
6704         zone_pcp_init(zone);
6705 }
6706
6707 /*
6708  * Set up the zone data structures
6709  * - init pgdat internals
6710  * - init all zones belonging to this node
6711  *
6712  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
6713  */
6714 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6715 void __ref free_area_init_core_hotplug(int nid)
6716 {
6717         enum zone_type z;
6718         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6719
6720         pgdat_init_internals(pgdat);
6721         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
6722                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
6723 }
6724 #endif
6725
6726 /*
6727  * Set up the zone data structures:
6728  *   - mark all pages reserved
6729  *   - mark all memory queues empty
6730  *   - clear the memory bitmaps
6731  *
6732  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6733  * NOTE: this function is only called during early init.
6734  */
6735 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6736 {
6737         enum zone_type j;
6738         int nid = pgdat->node_id;
6739
6740         pgdat_init_internals(pgdat);
6741         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6742
6743         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6744                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6745                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
6746                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6747
6748                 size = zone->spanned_pages;
6749                 freesize = zone->present_pages;
6750
6751                 /*
6752                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6753                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6754                  * and per-cpu initialisations
6755                  */
6756                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
6757                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6758                         if (freesize >= memmap_pages) {
6759                                 freesize -= memmap_pages;
6760                                 if (memmap_pages)
6761                                         printk(KERN_DEBUG
6762                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6763                                                zone_names[j], memmap_pages);
6764                         } else
6765                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6766                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6767                 }
6768
6769                 /* Account for reserved pages */
6770                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6771                         freesize -= dma_reserve;
6772                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6773                                         zone_names[0], dma_reserve);
6774                 }
6775
6776                 if (!is_highmem_idx(j))
6777                         nr_kernel_pages += freesize;
6778                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6779                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6780                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6781                 nr_all_pages += freesize;
6782
6783                 /*
6784                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6785                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6786                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6787                  */
6788                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
6789
6790                 if (!size)
6791                         continue;
6792
6793                 set_pageblock_order();
6794                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6795                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6796                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6797         }
6798 }
6799
6800 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6801 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6802 {
6803         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6804         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6805
6806         /* Skip empty nodes */
6807         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6808                 return;
6809
6810         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6811         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6812         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6813         if (!pgdat->node_mem_map) {
6814                 unsigned long size, end;
6815                 struct page *map;
6816
6817                 /*
6818                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6819                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6820                  * for the buddy allocator to function correctly.
6821                  */
6822                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6823                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6824                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6825                 map = memblock_alloc_node(size, SMP_CACHE_BYTES,
6826                                           pgdat->node_id);
6827                 if (!map)
6828                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
6829                               size, pgdat->node_id);
6830                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6831         }
6832         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6833                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
6834                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6835 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6836         /*
6837          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6838          */
6839         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6840                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6841 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6842                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6843                         mem_map -= offset;
6844 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6845         }
6846 #endif
6847 }
6848 #else
6849 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
6850 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6851
6852 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
6853 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
6854 {
6855         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
6856 }
6857 #else
6858 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
6859 #endif
6860
6861 void __init free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6862                                    unsigned long node_start_pfn,
6863                                    unsigned long *zholes_size)
6864 {
6865         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6866         unsigned long start_pfn = 0;
6867         unsigned long end_pfn = 0;
6868
6869         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6870         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6871
6872         pgdat->node_id = nid;
6873         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6874         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6875 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6876         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6877         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6878                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6879                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6880 #else
6881         start_pfn = node_start_pfn;
6882 #endif
6883         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6884                                   zones_size, zholes_size);
6885
6886         alloc_node_mem_map(pgdat);
6887         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
6888
6889         free_area_init_core(pgdat);
6890 }
6891
6892 #if !defined(CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP)
6893 /*
6894  * Zero all valid struct pages in range [spfn, epfn), return number of struct
6895  * pages zeroed
6896  */
6897 static u64 zero_pfn_range(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
6898 {
6899         unsigned long pfn;
6900         u64 pgcnt = 0;
6901
6902         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6903                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6904                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6905                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6906                         continue;
6907                 }
6908                 mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6909                 pgcnt++;
6910         }
6911
6912         return pgcnt;
6913 }
6914
6915 /*
6916  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6917  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6918  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6919  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6920  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6921  *
6922  * This function also addresses a similar issue where struct pages are left
6923  * uninitialized because the physical address range is not covered by
6924  * memblock.memory or memblock.reserved. That could happen when memblock
6925  * layout is manually configured via memmap=.
6926  */
6927 void __init zero_resv_unavail(void)
6928 {
6929         phys_addr_t start, end;
6930         u64 i, pgcnt;
6931         phys_addr_t next = 0;
6932
6933         /*
6934          * Loop through unavailable ranges not covered by memblock.memory.
6935          */
6936         pgcnt = 0;
6937         for_each_mem_range(i, &memblock.memory, NULL,
6938                         NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end, NULL) {
6939                 if (next < start)
6940                         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), PFN_UP(start));
6941                 next = end;
6942         }
6943         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), max_pfn);
6944
6945         /*
6946          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6947          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6948          */
6949         if (pgcnt)
6950                 pr_info("Zeroed struct page in unavailable ranges: %lld pages", pgcnt);
6951 }
6952 #endif /* !CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6953
6954 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6955
6956 #if MAX_NUMNODES > 1
6957 /*
6958  * Figure out the number of possible node ids.
6959  */
6960 void __init setup_nr_node_ids(void)
6961 {
6962         unsigned int highest;
6963
6964         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6965         nr_node_ids = highest + 1;
6966 }
6967 #endif
6968
6969 /**
6970  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6971  *
6972  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6973  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6974  * all the nodes.
6975  *
6976  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6977  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6978  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6979  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6980  *
6981  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6982  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6983  * populated node map.
6984  *
6985  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6986  * requirement (single node).
6987  */
6988 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6989 {
6990         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6991         unsigned long start, end, mask;
6992         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
6993         int i, nid;
6994
6995         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6996                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6997                         last_nid = nid;
6998                         last_end = end;
6999                         continue;
7000                 }
7001
7002                 /*
7003                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
7004                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
7005                  * too coarse to separate the current node from the last.
7006                  */
7007                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
7008                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
7009                         mask <<= 1;
7010
7011                 /* accumulate all internode masks */
7012                 accl_mask |= mask;
7013         }
7014
7015         /* convert mask to number of pages */
7016         return ~accl_mask + 1;
7017 }
7018
7019 /* Find the lowest pfn for a node */
7020 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
7021 {
7022         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
7023         unsigned long start_pfn;
7024         int i;
7025
7026         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
7027                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
7028
7029         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
7030                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
7031                 return 0;
7032         }
7033
7034         return min_pfn;
7035 }
7036
7037 /**
7038  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
7039  *
7040  * Return: the minimum PFN based on information provided via
7041  * memblock_set_node().
7042  */
7043 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
7044 {
7045         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
7046 }
7047
7048 /*
7049  * early_calculate_totalpages()
7050  * Sum pages in active regions for movable zone.
7051  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
7052  */
7053 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
7054 {
7055         unsigned long totalpages = 0;
7056         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7057         int i, nid;
7058
7059         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7060                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
7061
7062                 totalpages += pages;
7063                 if (pages)
7064                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7065         }
7066         return totalpages;
7067 }
7068
7069 /*
7070  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
7071  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
7072  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
7073  * others
7074  */
7075 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
7076 {
7077         int i, nid;
7078         unsigned long usable_startpfn;
7079         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
7080         /* save the state before borrow the nodemask */
7081         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
7082         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
7083         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
7084         struct memblock_region *r;
7085
7086         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
7087         find_usable_zone_for_movable();
7088
7089         /*
7090          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
7091          * options.
7092          */
7093         if (movable_node_is_enabled()) {
7094                 for_each_memblock(memory, r) {
7095                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
7096                                 continue;
7097
7098                         nid = r->nid;
7099
7100                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
7101                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7102                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7103                                 usable_startpfn;
7104                 }
7105
7106                 goto out2;
7107         }
7108
7109         /*
7110          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
7111          */
7112         if (mirrored_kernelcore) {
7113                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
7114
7115                 for_each_memblock(memory, r) {
7116                         if (memblock_is_mirror(r))
7117                                 continue;
7118
7119                         nid = r->nid;
7120
7121                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
7122
7123                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
7124                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
7125                                 continue;
7126                         }
7127
7128                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7129                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7130                                 usable_startpfn;
7131                 }
7132
7133                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7134                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
7135
7136                 goto out2;
7137         }
7138
7139         /*
7140          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7141          * amount of necessary memory.
7142          */
7143         if (required_kernelcore_percent)
7144                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7145                                        10000UL;
7146         if (required_movablecore_percent)
7147                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7148                                         10000UL;
7149
7150         /*
7151          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7152          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7153          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7154          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7155          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7156          * what movablecore would have allowed.
7157          */
7158         if (required_movablecore) {
7159                 unsigned long corepages;
7160
7161                 /*
7162                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7163                  * was requested by the user
7164                  */
7165                 required_movablecore =
7166                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7167                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7168                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7169
7170                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7171         }
7172
7173         /*
7174          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7175          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7176          */
7177         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7178                 goto out;
7179
7180         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7181         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7182
7183 restart:
7184         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7185         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7186         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7187                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7188
7189                 /*
7190                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7191                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7192                  * amount of memory for the kernel
7193                  */
7194                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7195                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7196
7197                 /*
7198                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7199                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7200                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7201                  */
7202                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7203
7204                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7205                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7206                         unsigned long size_pages;
7207
7208                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7209                         if (start_pfn >= end_pfn)
7210                                 continue;
7211
7212                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7213                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7214                                 unsigned long kernel_pages;
7215                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7216                                                                 - start_pfn;
7217
7218                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7219                                                         kernelcore_remaining);
7220                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7221                                                         required_kernelcore);
7222
7223                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7224                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7225
7226                                         /*
7227                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7228                                          * that if we have to rebalance
7229                                          * kernelcore across nodes, we will
7230                                          * not double account here
7231                                          */
7232                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7233                                         continue;
7234                                 }
7235                                 start_pfn = usable_startpfn;
7236                         }
7237
7238                         /*
7239                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7240                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7241                          * number of pages used as kernelcore
7242                          */
7243                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7244                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7245                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7246                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7247
7248                         /*
7249                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7250                          * break if the kernelcore for this node has been
7251                          * satisfied
7252                          */
7253                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7254                                                                 size_pages);
7255                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7256                         if (!kernelcore_remaining)
7257                                 break;
7258                 }
7259         }
7260
7261         /*
7262          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7263          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7264          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7265          * satisfied
7266          */
7267         usable_nodes--;
7268         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7269                 goto restart;
7270
7271 out2:
7272         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7273         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
7274                 zone_movable_pfn[nid] =
7275                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
7276
7277 out:
7278         /* restore the node_state */
7279         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
7280 }
7281
7282 /* Any regular or high memory on that node ? */
7283 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
7284 {
7285         enum zone_type zone_type;
7286
7287         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
7288                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
7289                 if (populated_zone(zone)) {
7290                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
7291                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
7292                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
7293                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
7294                         break;
7295                 }
7296         }
7297 }
7298
7299 /**
7300  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
7301  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
7302  *
7303  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
7304  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
7305  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
7306  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
7307  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
7308  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
7309  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
7310  * at arch_max_dma_pfn.
7311  */
7312 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
7313 {
7314         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7315         int i, nid;
7316
7317         /* Record where the zone boundaries are */
7318         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
7319                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
7320         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
7321                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
7322
7323         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
7324
7325         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7326                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7327                         continue;
7328
7329                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
7330                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
7331                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
7332
7333                 start_pfn = end_pfn;
7334         }
7335
7336         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7337         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
7338         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
7339
7340         /* Print out the zone ranges */
7341         pr_info("Zone ranges:\n");
7342         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7343                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7344                         continue;
7345                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
7346                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
7347                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
7348                         pr_cont("empty\n");
7349                 else
7350                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
7351                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
7352                                         << PAGE_SHIFT,
7353                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
7354                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
7355         }
7356
7357         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7358         pr_info("Movable zone start for each node\n");
7359         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
7360                 if (zone_movable_pfn[i])
7361                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
7362                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
7363         }
7364
7365         /*
7366          * Print out the early node map, and initialize the
7367          * subsection-map relative to active online memory ranges to
7368          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
7369          */
7370         pr_info("Early memory node ranges\n");
7371         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7372                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7373                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7374                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
7375                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
7376         }
7377
7378         /* Initialise every node */
7379         mminit_verify_pageflags_layout();
7380         setup_nr_node_ids();
7381         zero_resv_unavail();
7382         for_each_online_node(nid) {
7383                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7384                 free_area_init_node(nid, NULL,
7385                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
7386
7387                 /* Any memory on that node */
7388                 if (pgdat->node_present_pages)
7389                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7390                 check_for_memory(pgdat, nid);
7391         }
7392 }
7393
7394 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
7395                                      unsigned long *percent)
7396 {
7397         unsigned long long coremem;
7398         char *endptr;
7399
7400         if (!p)
7401                 return -EINVAL;
7402
7403         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
7404         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
7405         if (*endptr == '%') {
7406                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
7407                 WARN_ON(coremem > 100);
7408
7409                 *percent = coremem;
7410         } else {
7411                 coremem = memparse(p, &p);
7412                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
7413                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
7414
7415                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
7416                 *percent = 0UL;
7417         }
7418         return 0;
7419 }
7420
7421 /*
7422  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7423  * cannot be reclaimed or migrated.
7424  */
7425 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
7426 {
7427         /* parse kernelcore=mirror */
7428         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
7429                 mirrored_kernelcore = true;
7430                 return 0;
7431         }
7432
7433         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
7434                                   &required_kernelcore_percent);
7435 }
7436
7437 /*
7438  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7439  * can be reclaimed or migrated.
7440  */
7441 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
7442 {
7443         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
7444                                   &required_movablecore_percent);
7445 }
7446
7447 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
7448 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
7449
7450 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
7451
7452 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
7453 {
7454         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
7455         totalram_pages_add(count);
7456 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
7457         if (PageHighMem(page))
7458                 totalhigh_pages_add(count);
7459 #endif
7460 }
7461 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
7462
7463 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
7464 {
7465         void *pos;
7466         unsigned long pages = 0;
7467
7468         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
7469         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
7470         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
7471                 struct page *page = virt_to_page(pos);
7472                 void *direct_map_addr;
7473
7474                 /*
7475                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
7476                  * because some architectures' virt_to_page()
7477                  * work with aliases.  Getting the direct map
7478                  * address ensures that we get a _writeable_
7479                  * alias for the memset().
7480                  */
7481                 direct_map_addr = page_address(page);
7482                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
7483                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
7484
7485                 free_reserved_page(page);
7486         }
7487
7488         if (pages && s)
7489                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
7490                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
7491
7492         return pages;
7493 }
7494
7495 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7496 void free_highmem_page(struct page *page)
7497 {
7498         __free_reserved_page(page);
7499         totalram_pages_inc();
7500         atomic_long_inc(&page_zone(page)->managed_pages);
7501         totalhigh_pages_inc();
7502 }
7503 #endif
7504
7505
7506 void __init mem_init_print_info(const char *str)
7507 {
7508         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
7509         unsigned long init_code_size, init_data_size;
7510
7511         physpages = get_num_physpages();
7512         codesize = _etext - _stext;
7513         datasize = _edata - _sdata;
7514         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
7515         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
7516         init_data_size = __init_end - __init_begin;
7517         init_code_size = _einittext - _sinittext;
7518
7519         /*
7520          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
7521          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
7522          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
7523          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
7524          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
7525          */
7526 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
7527         do { \
7528                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
7529                         size -= adj; \
7530         } while (0)
7531
7532         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
7533                      _sinittext, init_code_size);
7534         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
7535         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
7536         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
7537         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
7538
7539 #undef  adj_init_size
7540
7541         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
7542 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7543                 ", %luK highmem"
7544 #endif
7545                 "%s%s)\n",
7546                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7547                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
7548                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
7549                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
7550                 (physpages - totalram_pages() - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
7551                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
7552 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7553                 totalhigh_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7554 #endif
7555                 str ? ", " : "", str ? str : "");
7556 }
7557
7558 /**
7559  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
7560  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
7561  *
7562  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
7563  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
7564  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
7565  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
7566  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
7567  * smaller per-cpu batchsize.
7568  */
7569 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
7570 {
7571         dma_reserve = new_dma_reserve;
7572 }
7573
7574 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
7575 {
7576         zero_resv_unavail();
7577         free_area_init_node(0, zones_size,
7578                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
7579 }
7580
7581 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
7582 {
7583
7584         lru_add_drain_cpu(cpu);
7585         drain_pages(cpu);
7586
7587         /*
7588          * Spill the event counters of the dead processor
7589          * into the current processors event counters.
7590          * This artificially elevates the count of the current
7591          * processor.
7592          */
7593         vm_events_fold_cpu(cpu);
7594
7595         /*
7596          * Zero the differential counters of the dead processor
7597          * so that the vm statistics are consistent.
7598          *
7599          * This is only okay since the processor is dead and cannot
7600          * race with what we are doing.
7601          */
7602         cpu_vm_stats_fold(cpu);
7603         return 0;
7604 }
7605
7606 #ifdef CONFIG_NUMA
7607 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7608
7609 static int __init set_hashdist(char *str)
7610 {
7611         if (!str)
7612                 return 0;
7613         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7614         return 1;
7615 }
7616 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7617 #endif
7618
7619 void __init page_alloc_init(void)
7620 {
7621         int ret;
7622
7623 #ifdef CONFIG_NUMA
7624         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
7625                 hashdist = 0;
7626 #endif
7627
7628         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
7629                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
7630                                         page_alloc_cpu_dead);
7631         WARN_ON(ret < 0);
7632 }
7633
7634 /*
7635  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
7636  *      or min_free_kbytes changes.
7637  */
7638 static void calculate_totalreserve_pages(void)
7639 {
7640         struct pglist_data *pgdat;
7641         unsigned long reserve_pages = 0;
7642         enum zone_type i, j;
7643
7644         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7645
7646                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
7647
7648                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7649                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7650                         long max = 0;
7651                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7652
7653                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
7654                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7655                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
7656                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
7657                         }
7658
7659                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
7660                         max += high_wmark_pages(zone);
7661
7662                         if (max > managed_pages)
7663                                 max = managed_pages;
7664
7665                         pgdat->totalreserve_pages += max;
7666
7667                         reserve_pages += max;
7668                 }
7669         }
7670         totalreserve_pages = reserve_pages;
7671 }
7672
7673 /*
7674  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
7675  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
7676  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
7677  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
7678  */
7679 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
7680 {
7681         struct pglist_data *pgdat;
7682         enum zone_type j, idx;
7683
7684         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7685                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7686                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7687                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7688
7689                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7690
7691                         idx = j;
7692                         while (idx) {
7693                                 struct zone *lower_zone;
7694
7695                                 idx--;
7696                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
7697
7698                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1) {
7699                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 0;
7700                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7701                                 } else {
7702                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] =
7703                                                 managed_pages / sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
7704                                 }
7705                                 managed_pages += zone_managed_pages(lower_zone);
7706                         }
7707                 }
7708         }
7709
7710         /* update totalreserve_pages */
7711         calculate_totalreserve_pages();
7712 }
7713
7714 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
7715 {
7716         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
7717         unsigned long lowmem_pages = 0;
7718         struct zone *zone;
7719         unsigned long flags;
7720
7721         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
7722         for_each_zone(zone) {
7723                 if (!is_highmem(zone))
7724                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
7725         }
7726
7727         for_each_zone(zone) {
7728                 u64 tmp;
7729
7730                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7731                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
7732                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7733                 if (is_highmem(zone)) {
7734                         /*
7735                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7736                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7737                          * value here.
7738                          *
7739                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7740                          * deltas control async page reclaim, and so should
7741                          * not be capped for highmem.
7742                          */
7743                         unsigned long min_pages;
7744
7745                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
7746                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7747                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7748                 } else {
7749                         /*
7750                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7751                          * proportionate to the zone's size.
7752                          */
7753                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7754                 }
7755
7756                 /*
7757                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7758                  * scale factor in proportion to available memory, but
7759                  * ensure a minimum size on small systems.
7760                  */
7761                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7762                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
7763                                       watermark_scale_factor, 10000));
7764
7765                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7766                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7767                 zone->watermark_boost = 0;
7768
7769                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7770         }
7771
7772         /* update totalreserve_pages */
7773         calculate_totalreserve_pages();
7774 }
7775
7776 /**
7777  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7778  * or when memory is hot-{added|removed}
7779  *
7780  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7781  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7782  */
7783 void setup_per_zone_wmarks(void)
7784 {
7785         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7786
7787         spin_lock(&lock);
7788         __setup_per_zone_wmarks();
7789         spin_unlock(&lock);
7790 }
7791
7792 /*
7793  * Initialise min_free_kbytes.
7794  *
7795  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7796  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7797  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7798  *
7799  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7800  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7801  *
7802  * which yields
7803  *
7804  * 16MB:        512k
7805  * 32MB:        724k
7806  * 64MB:        1024k
7807  * 128MB:       1448k
7808  * 256MB:       2048k
7809  * 512MB:       2896k
7810  * 1024MB:      4096k
7811  * 2048MB:      5792k
7812  * 4096MB:      8192k
7813  * 8192MB:      11584k
7814  * 16384MB:     16384k
7815  */
7816 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7817 {
7818         unsigned long lowmem_kbytes;
7819         int new_min_free_kbytes;
7820
7821         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7822         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7823
7824         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7825                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7826                 if (min_free_kbytes < 128)
7827                         min_free_kbytes = 128;
7828                 if (min_free_kbytes > 65536)
7829                         min_free_kbytes = 65536;
7830         } else {
7831                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7832                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7833         }
7834         setup_per_zone_wmarks();
7835         refresh_zone_stat_thresholds();
7836         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7837
7838 #ifdef CONFIG_NUMA
7839         setup_min_unmapped_ratio();
7840         setup_min_slab_ratio();
7841 #endif
7842
7843         return 0;
7844 }
7845 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7846
7847 /*
7848  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7849  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7850  *      changes.
7851  */
7852 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7853         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7854 {
7855         int rc;
7856
7857         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7858         if (rc)
7859                 return rc;
7860
7861         if (write) {
7862                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7863                 setup_per_zone_wmarks();
7864         }
7865         return 0;
7866 }
7867
7868 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7869         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7870 {
7871         int rc;
7872
7873         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7874         if (rc)
7875                 return rc;
7876
7877         return 0;
7878 }
7879
7880 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7881         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7882 {
7883         int rc;
7884
7885         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7886         if (rc)
7887                 return rc;
7888
7889         if (write)
7890                 setup_per_zone_wmarks();
7891
7892         return 0;
7893 }
7894
7895 #ifdef CONFIG_NUMA
7896 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7897 {
7898         pg_data_t *pgdat;
7899         struct zone *zone;
7900
7901         for_each_online_pgdat(pgdat)
7902                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7903
7904         for_each_zone(zone)
7905                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7906                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7907 }
7908
7909
7910 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7911         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7912 {
7913         int rc;
7914
7915         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7916         if (rc)
7917                 return rc;
7918
7919         setup_min_unmapped_ratio();
7920
7921         return 0;
7922 }
7923
7924 static void setup_min_slab_ratio(void)
7925 {
7926         pg_data_t *pgdat;
7927         struct zone *zone;
7928
7929         for_each_online_pgdat(pgdat)
7930                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7931
7932         for_each_zone(zone)
7933                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7934                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7935 }
7936
7937 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7938         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7939 {
7940         int rc;
7941
7942         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7943         if (rc)
7944                 return rc;
7945
7946         setup_min_slab_ratio();
7947
7948         return 0;
7949 }
7950 #endif
7951
7952 /*
7953  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7954  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7955  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7956  *
7957  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7958  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7959  * if in function of the boot time zone sizes.
7960  */
7961 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7962         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7963 {
7964         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7965         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7966         return 0;
7967 }
7968
7969 /*
7970  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7971  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7972  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7973  */
7974 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7975         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7976 {
7977         struct zone *zone;
7978         int old_percpu_pagelist_fraction;
7979         int ret;
7980
7981         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7982         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7983
7984         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7985         if (!write || ret < 0)
7986                 goto out;
7987
7988         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7989         if (percpu_pagelist_fraction &&
7990             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7991                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7992                 ret = -EINVAL;
7993                 goto out;
7994         }
7995
7996         /* No change? */
7997         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7998                 goto out;
7999
8000         for_each_populated_zone(zone) {
8001                 unsigned int cpu;
8002
8003                 for_each_possible_cpu(cpu)
8004                         pageset_set_high_and_batch(zone,
8005                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
8006         }
8007 out:
8008         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8009         return ret;
8010 }
8011
8012 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
8013 /*
8014  * Returns the number of pages that arch has reserved but
8015  * is not known to alloc_large_system_hash().
8016  */
8017 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
8018 {
8019         return 0;
8020 }
8021 #endif
8022
8023 /*
8024  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
8025  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
8026  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
8027  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
8028  * only doubles, instead of quadrupling as well.
8029  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
8030  * makes sense, it is disabled on such platforms.
8031  */
8032 #if __BITS_PER_LONG > 32
8033 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
8034 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
8035 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
8036 #endif
8037
8038 /*
8039  * allocate a large system hash table from bootmem
8040  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
8041  *   quantity of entries
8042  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
8043  */
8044 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
8045                                      unsigned long bucketsize,
8046                                      unsigned long numentries,
8047                                      int scale,
8048                                      int flags,
8049                                      unsigned int *_hash_shift,
8050                                      unsigned int *_hash_mask,
8051                                      unsigned long low_limit,
8052                                      unsigned long high_limit)
8053 {
8054         unsigned long long max = high_limit;
8055         unsigned long log2qty, size;
8056         void *table = NULL;
8057         gfp_t gfp_flags;
8058         bool virt;
8059
8060         /* allow the kernel cmdline to have a say */
8061         if (!numentries) {
8062                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
8063                 numentries = nr_kernel_pages;
8064                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
8065
8066                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
8067                 if (PAGE_SHIFT < 20)
8068                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
8069
8070 #if __BITS_PER_LONG > 32
8071                 if (!high_limit) {
8072                         unsigned long adapt;
8073
8074                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
8075                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
8076                                 scale++;
8077                 }
8078 #endif
8079
8080                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
8081                 if (scale > PAGE_SHIFT)
8082                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
8083                 else
8084                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
8085
8086                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
8087                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
8088                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
8089                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
8090                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
8091                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
8092                                 BUG_ON(!numentries);
8093                         }
8094                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
8095                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
8096         }
8097         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
8098
8099         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
8100         if (max == 0) {
8101                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
8102                 do_div(max, bucketsize);
8103         }
8104         max = min(max, 0x80000000ULL);
8105
8106         if (numentries < low_limit)
8107                 numentries = low_limit;
8108         if (numentries > max)
8109                 numentries = max;
8110
8111         log2qty = ilog2(numentries);
8112
8113         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
8114         do {
8115                 virt = false;
8116                 size = bucketsize << log2qty;
8117                 if (flags & HASH_EARLY) {
8118                         if (flags & HASH_ZERO)
8119                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
8120                         else
8121                                 table = memblock_alloc_raw(size,
8122                                                            SMP_CACHE_BYTES);
8123                 } else if (get_order(size) >= MAX_ORDER || hashdist) {
8124                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
8125                         virt = true;
8126                 } else {
8127                         /*
8128                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
8129                          * some pages at the end of hash table which
8130                          * alloc_pages_exact() automatically does
8131                          */
8132                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
8133                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
8134                 }
8135         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
8136
8137         if (!table)
8138                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
8139
8140         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
8141                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
8142                 virt ? "vmalloc" : "linear");
8143
8144         if (_hash_shift)
8145                 *_hash_shift = log2qty;
8146         if (_hash_mask)
8147                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8148
8149         return table;
8150 }
8151
8152 /*
8153  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8154  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
8155  *
8156  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8157  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8158  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8159  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8160  */
8161 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
8162                          int migratetype, int flags)
8163 {
8164         unsigned long found;
8165         unsigned long iter = 0;
8166         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8167         const char *reason = "unmovable page";
8168
8169         /*
8170          * TODO we could make this much more efficient by not checking every
8171          * page in the range if we know all of them are in MOVABLE_ZONE and
8172          * that the movable zone guarantees that pages are migratable but
8173          * the later is not the case right now unfortunatelly. E.g. movablecore
8174          * can still lead to having bootmem allocations in zone_movable.
8175          */
8176
8177         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8178                 /*
8179                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8180                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8181                  * so consider them movable here.
8182                  */
8183                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8184                         return false;
8185
8186                 reason = "CMA page";
8187                 goto unmovable;
8188         }
8189
8190         for (found = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
8191                 unsigned long check = pfn + iter;
8192
8193                 if (!pfn_valid_within(check))
8194                         continue;
8195
8196                 page = pfn_to_page(check);
8197
8198                 if (PageReserved(page))
8199                         goto unmovable;
8200
8201                 /*
8202                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8203                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8204                  * is movable.
8205                  */
8206                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8207                         continue;
8208
8209                 /*
8210                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
8211                  * We need not scan over tail pages because we don't
8212                  * handle each tail page individually in migration.
8213                  */
8214                 if (PageHuge(page)) {
8215                         struct page *head = compound_head(page);
8216                         unsigned int skip_pages;
8217
8218                         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
8219                                 goto unmovable;
8220
8221                         skip_pages = (1 << compound_order(head)) - (page - head);
8222                         iter += skip_pages - 1;
8223                         continue;
8224                 }
8225
8226                 /*
8227                  * We can't use page_count without pin a page
8228                  * because another CPU can free compound page.
8229                  * This check already skips compound tails of THP
8230                  * because their page->_refcount is zero at all time.
8231                  */
8232                 if (!page_ref_count(page)) {
8233                         if (PageBuddy(page))
8234                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
8235                         continue;
8236                 }
8237
8238                 /*
8239                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8240                  * page_count() is not 0.
8241                  */
8242                 if ((flags & SKIP_HWPOISON) && PageHWPoison(page))
8243                         continue;
8244
8245                 if (__PageMovable(page))
8246                         continue;
8247
8248                 if (!PageLRU(page))
8249                         found++;
8250                 /*
8251                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
8252                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
8253                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
8254                  */
8255                 /*
8256                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
8257                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
8258                  *
8259                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
8260                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
8261                  * page at boot.
8262                  */
8263                 if (found > count)
8264                         goto unmovable;
8265         }
8266         return false;
8267 unmovable:
8268         WARN_ON_ONCE(zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE);
8269         if (flags & REPORT_FAILURE)
8270                 dump_page(pfn_to_page(pfn + iter), reason);
8271         return true;
8272 }
8273
8274 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
8275 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
8276 {
8277         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8278                              pageblock_nr_pages) - 1);
8279 }
8280
8281 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
8282 {
8283         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8284                                 pageblock_nr_pages));
8285 }
8286
8287 /* [start, end) must belong to a single zone. */
8288 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
8289                                         unsigned long start, unsigned long end)
8290 {
8291         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
8292         unsigned long nr_reclaimed;
8293         unsigned long pfn = start;
8294         unsigned int tries = 0;
8295         int ret = 0;
8296
8297         migrate_prep();
8298
8299         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
8300                 if (fatal_signal_pending(current)) {
8301                         ret = -EINTR;
8302                         break;
8303                 }
8304
8305                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
8306                         cc->nr_migratepages = 0;
8307                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
8308                         if (!pfn) {
8309                                 ret = -EINTR;
8310                                 break;
8311                         }
8312                         tries = 0;
8313                 } else if (++tries == 5) {
8314                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
8315                         break;
8316                 }
8317
8318                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
8319                                                         &cc->migratepages);
8320                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
8321
8322                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
8323                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE);
8324         }
8325         if (ret < 0) {
8326                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
8327                 return ret;
8328         }
8329         return 0;
8330 }
8331
8332 /**
8333  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
8334  * @start:      start PFN to allocate
8335  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
8336  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
8337  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
8338  *                      in range must have the same migratetype and it must
8339  *                      be either of the two.
8340  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
8341  *
8342  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
8343  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
8344  *
8345  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
8346  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
8347  * be modified by others.
8348  *
8349  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
8350  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
8351  * need to be freed with free_contig_range().
8352  */
8353 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
8354                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
8355 {
8356         unsigned long outer_start, outer_end;
8357         unsigned int order;
8358         int ret = 0;
8359
8360         struct compact_control cc = {
8361                 .nr_migratepages = 0,
8362                 .order = -1,
8363                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
8364                 .mode = MIGRATE_SYNC,
8365                 .ignore_skip_hint = true,
8366                 .no_set_skip_hint = true,
8367                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
8368         };
8369         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
8370
8371         /*
8372          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
8373          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
8374          * have different sizes, and due to the way page allocator
8375          * work, we align the range to biggest of the two pages so
8376          * that page allocator won't try to merge buddies from
8377          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
8378          * other migration type.
8379          *
8380          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
8381          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
8382          * we are interested in).  This will put all the pages in
8383          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
8384          *
8385          * When this is done, we take the pages in range from page
8386          * allocator removing them from the buddy system.  This way
8387          * page allocator will never consider using them.
8388          *
8389          * This lets us mark the pageblocks back as
8390          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
8391          * aligned range but not in the unaligned, original range are
8392          * put back to page allocator so that buddy can use them.
8393          */
8394
8395         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8396                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
8397         if (ret < 0)
8398                 return ret;
8399
8400         /*
8401          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
8402          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
8403          * which will report the busy page.
8404          *
8405          * It is possible that busy pages could become available before
8406          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
8407          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
8408          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
8409          */
8410         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
8411         if (ret && ret != -EBUSY)
8412                 goto done;
8413         ret =0;
8414
8415         /*
8416          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
8417          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
8418          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
8419          * What we are going to do is to allocate all pages from
8420          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
8421          *
8422          * The only problem is that pages at the beginning and at the
8423          * end of interesting range may be not aligned with pages that
8424          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
8425          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
8426          * once this is done free the pages we are not interested in.
8427          *
8428          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
8429          * isolated thus they won't get removed from buddy.
8430          */
8431
8432         lru_add_drain_all();
8433
8434         order = 0;
8435         outer_start = start;
8436         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
8437                 if (++order >= MAX_ORDER) {
8438                         outer_start = start;
8439                         break;
8440                 }
8441                 outer_start &= ~0UL << order;
8442         }
8443
8444         if (outer_start != start) {
8445                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
8446
8447                 /*
8448                  * outer_start page could be small order buddy page and
8449                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
8450                  * in this case to report failed page properly
8451                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
8452                  */
8453                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
8454                         outer_start = start;
8455         }
8456
8457         /* Make sure the range is really isolated. */
8458         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
8459                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
8460                         __func__, outer_start, end);
8461                 ret = -EBUSY;
8462                 goto done;
8463         }
8464
8465         /* Grab isolated pages from freelists. */
8466         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
8467         if (!outer_end) {
8468                 ret = -EBUSY;
8469                 goto done;
8470         }
8471
8472         /* Free head and tail (if any) */
8473         if (start != outer_start)
8474                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
8475         if (end != outer_end)
8476                 free_contig_range(end, outer_end - end);
8477
8478 done:
8479         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8480                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
8481         return ret;
8482 }
8483 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
8484
8485 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned int nr_pages)
8486 {
8487         unsigned int count = 0;
8488
8489         for (; nr_pages--; pfn++) {
8490                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
8491
8492                 count += page_count(page) != 1;
8493                 __free_page(page);
8494         }
8495         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
8496 }
8497
8498 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
8499 /*
8500  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
8501  * page high values need to be recalulated.
8502  */
8503 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
8504 {
8505         unsigned cpu;
8506         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8507         for_each_possible_cpu(cpu)
8508                 pageset_set_high_and_batch(zone,
8509                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
8510         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8511 }
8512 #endif
8513
8514 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
8515 {
8516         unsigned long flags;
8517         int cpu;
8518         struct per_cpu_pageset *pset;
8519
8520         /* avoid races with drain_pages()  */
8521         local_irq_save(flags);
8522         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
8523                 for_each_online_cpu(cpu) {
8524                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
8525                         drain_zonestat(zone, pset);
8526                 }
8527                 free_percpu(zone->pageset);
8528                 zone->pageset = &boot_pageset;
8529         }
8530         local_irq_restore(flags);
8531 }
8532
8533 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
8534 /*
8535  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
8536  * before calling this.
8537  */
8538 unsigned long
8539 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
8540 {
8541         struct page *page;
8542         struct zone *zone;
8543         unsigned int order, i;
8544         unsigned long pfn;
8545         unsigned long flags;
8546         unsigned long offlined_pages = 0;
8547
8548         /* find the first valid pfn */
8549         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
8550                 if (pfn_valid(pfn))
8551                         break;
8552         if (pfn == end_pfn)
8553                 return offlined_pages;
8554
8555         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
8556         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
8557         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8558         pfn = start_pfn;
8559         while (pfn < end_pfn) {
8560                 if (!pfn_valid(pfn)) {
8561                         pfn++;
8562                         continue;
8563                 }
8564                 page = pfn_to_page(pfn);
8565                 /*
8566                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8567                  * page_count() is not 0.
8568                  */
8569                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
8570                         pfn++;
8571                         SetPageReserved(page);
8572                         offlined_pages++;
8573                         continue;
8574                 }
8575
8576                 BUG_ON(page_count(page));
8577                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
8578                 order = page_order(page);
8579                 offlined_pages += 1 << order;
8580 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
8581                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
8582                         pfn, 1 << order, end_pfn);
8583 #endif
8584                 del_page_from_free_area(page, &zone->free_area[order]);
8585                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
8586                         SetPageReserved((page+i));
8587                 pfn += (1 << order);
8588         }
8589         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8590
8591         return offlined_pages;
8592 }
8593 #endif
8594
8595 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
8596 {
8597         struct zone *zone = page_zone(page);
8598         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8599         unsigned long flags;
8600         unsigned int order;
8601
8602         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8603         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8604                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8605
8606                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
8607                         break;
8608         }
8609         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8610
8611         return order < MAX_ORDER;
8612 }
8613
8614 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
8615 /*
8616  * Set PG_hwpoison flag if a given page is confirmed to be a free page.  This
8617  * test is performed under the zone lock to prevent a race against page
8618  * allocation.
8619  */
8620 bool set_hwpoison_free_buddy_page(struct page *page)
8621 {
8622         struct zone *zone = page_zone(page);
8623         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8624         unsigned long flags;
8625         unsigned int order;
8626         bool hwpoisoned = false;
8627
8628         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8629         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8630                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8631
8632                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order) {
8633                         if (!TestSetPageHWPoison(page))
8634                                 hwpoisoned = true;
8635                         break;
8636                 }
8637         }
8638         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8639
8640         return hwpoisoned;
8641 }
8642 #endif