OSDN Git Service

dt-bindings: display: mediatek: Fix examples on new bindings
[uclinux-h8/linux.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/swapops.h>
23 #include <linux/interrupt.h>
24 #include <linux/pagemap.h>
25 #include <linux/jiffies.h>
26 #include <linux/memblock.h>
27 #include <linux/compiler.h>
28 #include <linux/kernel.h>
29 #include <linux/kasan.h>
30 #include <linux/module.h>
31 #include <linux/suspend.h>
32 #include <linux/pagevec.h>
33 #include <linux/blkdev.h>
34 #include <linux/slab.h>
35 #include <linux/ratelimit.h>
36 #include <linux/oom.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/random.h>
49 #include <linux/sort.h>
50 #include <linux/pfn.h>
51 #include <linux/backing-dev.h>
52 #include <linux/fault-inject.h>
53 #include <linux/page-isolation.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/mmu_notifier.h>
62 #include <linux/migrate.h>
63 #include <linux/hugetlb.h>
64 #include <linux/sched/rt.h>
65 #include <linux/sched/mm.h>
66 #include <linux/page_owner.h>
67 #include <linux/page_table_check.h>
68 #include <linux/kthread.h>
69 #include <linux/memcontrol.h>
70 #include <linux/ftrace.h>
71 #include <linux/lockdep.h>
72 #include <linux/nmi.h>
73 #include <linux/psi.h>
74 #include <linux/padata.h>
75 #include <linux/khugepaged.h>
76 #include <linux/buffer_head.h>
77 #include <linux/delayacct.h>
78 #include <asm/sections.h>
79 #include <asm/tlbflush.h>
80 #include <asm/div64.h>
81 #include "internal.h"
82 #include "shuffle.h"
83 #include "page_reporting.h"
84
85 /* Free Page Internal flags: for internal, non-pcp variants of free_pages(). */
86 typedef int __bitwise fpi_t;
87
88 /* No special request */
89 #define FPI_NONE                ((__force fpi_t)0)
90
91 /*
92  * Skip free page reporting notification for the (possibly merged) page.
93  * This does not hinder free page reporting from grabbing the page,
94  * reporting it and marking it "reported" -  it only skips notifying
95  * the free page reporting infrastructure about a newly freed page. For
96  * example, used when temporarily pulling a page from a freelist and
97  * putting it back unmodified.
98  */
99 #define FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY  ((__force fpi_t)BIT(0))
100
101 /*
102  * Place the (possibly merged) page to the tail of the freelist. Will ignore
103  * page shuffling (relevant code - e.g., memory onlining - is expected to
104  * shuffle the whole zone).
105  *
106  * Note: No code should rely on this flag for correctness - it's purely
107  *       to allow for optimizations when handing back either fresh pages
108  *       (memory onlining) or untouched pages (page isolation, free page
109  *       reporting).
110  */
111 #define FPI_TO_TAIL             ((__force fpi_t)BIT(1))
112
113 /*
114  * Don't poison memory with KASAN (only for the tag-based modes).
115  * During boot, all non-reserved memblock memory is exposed to page_alloc.
116  * Poisoning all that memory lengthens boot time, especially on systems with
117  * large amount of RAM. This flag is used to skip that poisoning.
118  * This is only done for the tag-based KASAN modes, as those are able to
119  * detect memory corruptions with the memory tags assigned by default.
120  * All memory allocated normally after boot gets poisoned as usual.
121  */
122 #define FPI_SKIP_KASAN_POISON   ((__force fpi_t)BIT(2))
123
124 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
125 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
126 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION (8)
127
128 struct pagesets {
129         local_lock_t lock;
130 };
131 static DEFINE_PER_CPU(struct pagesets, pagesets) __maybe_unused = {
132         .lock = INIT_LOCAL_LOCK(lock),
133 };
134
135 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
136 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
137 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
138 #endif
139
140 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
141
142 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
143 /*
144  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
145  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
146  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
147  * defined in <linux/topology.h>.
148  */
149 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
150 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
151 #endif
152
153 /* work_structs for global per-cpu drains */
154 struct pcpu_drain {
155         struct zone *zone;
156         struct work_struct work;
157 };
158 static DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
159 static DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
160
161 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
162 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
163 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
164 #endif
165
166 /*
167  * Array of node states.
168  */
169 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
170         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
171         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
172 #ifndef CONFIG_NUMA
173         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
174 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
175         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
176 #endif
177         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
178         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
179 #endif  /* NUMA */
180 };
181 EXPORT_SYMBOL(node_states);
182
183 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
184 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
185 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
186 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
187
188 int percpu_pagelist_high_fraction;
189 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
190 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
191 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
192
193 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
194 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
195
196 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
197                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
198 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
199 {
200
201         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
202 }
203 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
204
205 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
206                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
207 static int __init early_init_on_free(char *buf)
208 {
209         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
210 }
211 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
212
213 /*
214  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
215  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
216  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
217  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
218  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
219  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
220  */
221 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
222 {
223         return page->index;
224 }
225
226 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
227 {
228         page->index = migratetype;
229 }
230
231 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
232 /*
233  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
234  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
235  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
236  * they should always be called with system_transition_mutex held
237  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
238  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
239  * with that modification).
240  */
241
242 static gfp_t saved_gfp_mask;
243
244 void pm_restore_gfp_mask(void)
245 {
246         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
247         if (saved_gfp_mask) {
248                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
249                 saved_gfp_mask = 0;
250         }
251 }
252
253 void pm_restrict_gfp_mask(void)
254 {
255         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
256         WARN_ON(saved_gfp_mask);
257         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
258         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
259 }
260
261 bool pm_suspended_storage(void)
262 {
263         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
264                 return false;
265         return true;
266 }
267 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
268
269 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
270 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
271 #endif
272
273 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
274                             fpi_t fpi_flags);
275
276 /*
277  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
278  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
279  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
280  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
281  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
282  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
283  *
284  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
285  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
286  */
287 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
288 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
289         [ZONE_DMA] = 256,
290 #endif
291 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
292         [ZONE_DMA32] = 256,
293 #endif
294         [ZONE_NORMAL] = 32,
295 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
296         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
297 #endif
298         [ZONE_MOVABLE] = 0,
299 };
300
301 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
302 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
303          "DMA",
304 #endif
305 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
306          "DMA32",
307 #endif
308          "Normal",
309 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
310          "HighMem",
311 #endif
312          "Movable",
313 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
314          "Device",
315 #endif
316 };
317
318 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
319         "Unmovable",
320         "Movable",
321         "Reclaimable",
322         "HighAtomic",
323 #ifdef CONFIG_CMA
324         "CMA",
325 #endif
326 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
327         "Isolate",
328 #endif
329 };
330
331 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[NR_COMPOUND_DTORS] = {
332         [NULL_COMPOUND_DTOR] = NULL,
333         [COMPOUND_PAGE_DTOR] = free_compound_page,
334 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
335         [HUGETLB_PAGE_DTOR] = free_huge_page,
336 #endif
337 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
338         [TRANSHUGE_PAGE_DTOR] = free_transhuge_page,
339 #endif
340 };
341
342 int min_free_kbytes = 1024;
343 int user_min_free_kbytes = -1;
344 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
345 int watermark_scale_factor = 10;
346
347 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
348 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
349 static unsigned long dma_reserve __initdata;
350
351 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
352 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
353 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
354 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
355 static unsigned long required_movablecore __initdata;
356 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
357 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
358 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
359
360 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
361 int movable_zone;
362 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
363
364 #if MAX_NUMNODES > 1
365 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
366 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
367 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
368 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
369 #endif
370
371 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
372
373 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
374 /*
375  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
376  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
377  * and we can permanently disable that path.
378  */
379 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
380
381 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
382 {
383         return static_branch_unlikely(&deferred_pages);
384 }
385
386 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
387 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
388 {
389         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
390
391         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
392                 return true;
393
394         return false;
395 }
396
397 /*
398  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
399  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
400  */
401 static bool __meminit
402 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
403 {
404         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
405
406         /*
407          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
408          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
409          */
410         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
411                 prev_end_pfn = end_pfn;
412                 nr_initialised = 0;
413         }
414
415         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
416         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
417                 return false;
418
419         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
420                 return true;
421         /*
422          * We start only with one section of pages, more pages are added as
423          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
424          */
425         nr_initialised++;
426         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
427             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
428                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
429                 return true;
430         }
431         return false;
432 }
433 #else
434 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
435 {
436         return false;
437 }
438
439 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
440 {
441         return false;
442 }
443
444 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
445 {
446         return false;
447 }
448 #endif
449
450 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
451 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(const struct page *page,
452                                                         unsigned long pfn)
453 {
454 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
455         return section_to_usemap(__pfn_to_section(pfn));
456 #else
457         return page_zone(page)->pageblock_flags;
458 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
459 }
460
461 static inline int pfn_to_bitidx(const struct page *page, unsigned long pfn)
462 {
463 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
464         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
465 #else
466         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
467 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
468         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
469 }
470
471 static __always_inline
472 unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
473                                         unsigned long pfn,
474                                         unsigned long mask)
475 {
476         unsigned long *bitmap;
477         unsigned long bitidx, word_bitidx;
478         unsigned long word;
479
480         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
481         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
482         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
483         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
484
485         word = bitmap[word_bitidx];
486         return (word >> bitidx) & mask;
487 }
488
489 /**
490  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
491  * @page: The page within the block of interest
492  * @pfn: The target page frame number
493  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
494  *
495  * Return: pageblock_bits flags
496  */
497 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
498                                         unsigned long pfn, unsigned long mask)
499 {
500         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, mask);
501 }
502
503 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(const struct page *page,
504                                         unsigned long pfn)
505 {
506         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, MIGRATETYPE_MASK);
507 }
508
509 /**
510  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
511  * @page: The page within the block of interest
512  * @flags: The flags to set
513  * @pfn: The target page frame number
514  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
515  */
516 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
517                                         unsigned long pfn,
518                                         unsigned long mask)
519 {
520         unsigned long *bitmap;
521         unsigned long bitidx, word_bitidx;
522         unsigned long old_word, word;
523
524         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
525         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
526
527         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
528         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
529         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
530         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
531
532         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
533
534         mask <<= bitidx;
535         flags <<= bitidx;
536
537         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
538         for (;;) {
539                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
540                 if (word == old_word)
541                         break;
542                 word = old_word;
543         }
544 }
545
546 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
547 {
548         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
549                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
550                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
551
552         set_pfnblock_flags_mask(page, (unsigned long)migratetype,
553                                 page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK);
554 }
555
556 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
557 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
558 {
559         int ret = 0;
560         unsigned seq;
561         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
562         unsigned long sp, start_pfn;
563
564         do {
565                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
566                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
567                 sp = zone->spanned_pages;
568                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
569                         ret = 1;
570         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
571
572         if (ret)
573                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
574                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
575                         start_pfn, start_pfn + sp);
576
577         return ret;
578 }
579
580 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
581 {
582         if (zone != page_zone(page))
583                 return 0;
584
585         return 1;
586 }
587 /*
588  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
589  */
590 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
591 {
592         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
593                 return 1;
594         if (!page_is_consistent(zone, page))
595                 return 1;
596
597         return 0;
598 }
599 #else
600 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
601 {
602         return 0;
603 }
604 #endif
605
606 static void bad_page(struct page *page, const char *reason)
607 {
608         static unsigned long resume;
609         static unsigned long nr_shown;
610         static unsigned long nr_unshown;
611
612         /*
613          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
614          * or allow a steady drip of one report per second.
615          */
616         if (nr_shown == 60) {
617                 if (time_before(jiffies, resume)) {
618                         nr_unshown++;
619                         goto out;
620                 }
621                 if (nr_unshown) {
622                         pr_alert(
623                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
624                                 nr_unshown);
625                         nr_unshown = 0;
626                 }
627                 nr_shown = 0;
628         }
629         if (nr_shown++ == 0)
630                 resume = jiffies + 60 * HZ;
631
632         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
633                 current->comm, page_to_pfn(page));
634         dump_page(page, reason);
635
636         print_modules();
637         dump_stack();
638 out:
639         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
640         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
641         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
642 }
643
644 static inline unsigned int order_to_pindex(int migratetype, int order)
645 {
646         int base = order;
647
648 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
649         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
650                 VM_BUG_ON(order != pageblock_order);
651                 base = PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER + 1;
652         }
653 #else
654         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
655 #endif
656
657         return (MIGRATE_PCPTYPES * base) + migratetype;
658 }
659
660 static inline int pindex_to_order(unsigned int pindex)
661 {
662         int order = pindex / MIGRATE_PCPTYPES;
663
664 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
665         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
666                 order = pageblock_order;
667 #else
668         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
669 #endif
670
671         return order;
672 }
673
674 static inline bool pcp_allowed_order(unsigned int order)
675 {
676         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
677                 return true;
678 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
679         if (order == pageblock_order)
680                 return true;
681 #endif
682         return false;
683 }
684
685 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
686 {
687         if (pcp_allowed_order(order))           /* Via pcp? */
688                 free_unref_page(page, order);
689         else
690                 __free_pages_ok(page, order, FPI_NONE);
691 }
692
693 /*
694  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
695  *
696  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
697  *
698  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
699  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
700  *
701  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
702  * page destructors. See compound_page_dtors.
703  *
704  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
705  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
706  */
707
708 void free_compound_page(struct page *page)
709 {
710         mem_cgroup_uncharge(page_folio(page));
711         free_the_page(page, compound_order(page));
712 }
713
714 static void prep_compound_head(struct page *page, unsigned int order)
715 {
716         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
717         set_compound_order(page, order);
718         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
719         atomic_set(compound_pincount_ptr(page), 0);
720 }
721
722 static void prep_compound_tail(struct page *head, int tail_idx)
723 {
724         struct page *p = head + tail_idx;
725
726         p->mapping = TAIL_MAPPING;
727         set_compound_head(p, head);
728 }
729
730 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
731 {
732         int i;
733         int nr_pages = 1 << order;
734
735         __SetPageHead(page);
736         for (i = 1; i < nr_pages; i++)
737                 prep_compound_tail(page, i);
738
739         prep_compound_head(page, order);
740 }
741
742 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
743 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
744
745 bool _debug_pagealloc_enabled_early __read_mostly
746                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
747 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled_early);
748 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
749 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
750
751 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
752
753 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
754 {
755         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled_early);
756 }
757 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
758
759 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
760 {
761         unsigned long res;
762
763         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
764                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
765                 return 0;
766         }
767         _debug_guardpage_minorder = res;
768         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
769         return 0;
770 }
771 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
772
773 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
774                                 unsigned int order, int migratetype)
775 {
776         if (!debug_guardpage_enabled())
777                 return false;
778
779         if (order >= debug_guardpage_minorder())
780                 return false;
781
782         __SetPageGuard(page);
783         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
784         set_page_private(page, order);
785         /* Guard pages are not available for any usage */
786         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
787
788         return true;
789 }
790
791 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
792                                 unsigned int order, int migratetype)
793 {
794         if (!debug_guardpage_enabled())
795                 return;
796
797         __ClearPageGuard(page);
798
799         set_page_private(page, 0);
800         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
801                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
802 }
803 #else
804 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
805                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
806 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
807                                 unsigned int order, int migratetype) {}
808 #endif
809
810 /*
811  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
812  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
813  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
814  * enabled, and then make decisions.
815  */
816 void init_mem_debugging_and_hardening(void)
817 {
818         bool page_poisoning_requested = false;
819
820 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
821         /*
822          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
823          * either of those options are enabled, enable poisoning.
824          */
825         if (page_poisoning_enabled() ||
826              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
827               debug_pagealloc_enabled())) {
828                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
829                 page_poisoning_requested = true;
830         }
831 #endif
832
833         if ((_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early) &&
834             page_poisoning_requested) {
835                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
836                         "will take precedence over init_on_alloc and init_on_free\n");
837                 _init_on_alloc_enabled_early = false;
838                 _init_on_free_enabled_early = false;
839         }
840
841         if (_init_on_alloc_enabled_early)
842                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
843         else
844                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
845
846         if (_init_on_free_enabled_early)
847                 static_branch_enable(&init_on_free);
848         else
849                 static_branch_disable(&init_on_free);
850
851 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
852         if (!debug_pagealloc_enabled())
853                 return;
854
855         static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
856
857         if (!debug_guardpage_minorder())
858                 return;
859
860         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
861 #endif
862 }
863
864 static inline void set_buddy_order(struct page *page, unsigned int order)
865 {
866         set_page_private(page, order);
867         __SetPageBuddy(page);
868 }
869
870 /*
871  * This function checks whether a page is free && is the buddy
872  * we can coalesce a page and its buddy if
873  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
874  * (b) the buddy is in the buddy system &&
875  * (c) a page and its buddy have the same order &&
876  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
877  *
878  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
879  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
880  *
881  * For recording page's order, we use page_private(page).
882  */
883 static inline bool page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
884                                                         unsigned int order)
885 {
886         if (!page_is_guard(buddy) && !PageBuddy(buddy))
887                 return false;
888
889         if (buddy_order(buddy) != order)
890                 return false;
891
892         /*
893          * zone check is done late to avoid uselessly calculating
894          * zone/node ids for pages that could never merge.
895          */
896         if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
897                 return false;
898
899         VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
900
901         return true;
902 }
903
904 #ifdef CONFIG_COMPACTION
905 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
906 {
907         struct capture_control *capc = current->capture_control;
908
909         return unlikely(capc) &&
910                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
911                 !capc->page &&
912                 capc->cc->zone == zone ? capc : NULL;
913 }
914
915 static inline bool
916 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
917                    int order, int migratetype)
918 {
919         if (!capc || order != capc->cc->order)
920                 return false;
921
922         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
923         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
924             is_migrate_isolate(migratetype))
925                 return false;
926
927         /*
928          * Do not let lower order allocations pollute a movable pageblock.
929          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
930          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
931          * have trouble finding a high-order free page.
932          */
933         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
934                 return false;
935
936         capc->page = page;
937         return true;
938 }
939
940 #else
941 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
942 {
943         return NULL;
944 }
945
946 static inline bool
947 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
948                    int order, int migratetype)
949 {
950         return false;
951 }
952 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
953
954 /* Used for pages not on another list */
955 static inline void add_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
956                                     unsigned int order, int migratetype)
957 {
958         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
959
960         list_add(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
961         area->nr_free++;
962 }
963
964 /* Used for pages not on another list */
965 static inline void add_to_free_list_tail(struct page *page, struct zone *zone,
966                                          unsigned int order, int migratetype)
967 {
968         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
969
970         list_add_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
971         area->nr_free++;
972 }
973
974 /*
975  * Used for pages which are on another list. Move the pages to the tail
976  * of the list - so the moved pages won't immediately be considered for
977  * allocation again (e.g., optimization for memory onlining).
978  */
979 static inline void move_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
980                                      unsigned int order, int migratetype)
981 {
982         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
983
984         list_move_tail(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);
985 }
986
987 static inline void del_page_from_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
988                                            unsigned int order)
989 {
990         /* clear reported state and update reported page count */
991         if (page_reported(page))
992                 __ClearPageReported(page);
993
994         list_del(&page->lru);
995         __ClearPageBuddy(page);
996         set_page_private(page, 0);
997         zone->free_area[order].nr_free--;
998 }
999
1000 /*
1001  * If this is not the largest possible page, check if the buddy
1002  * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
1003  * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
1004  * that is happening, add the free page to the tail of the list
1005  * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
1006  * as a higher order page
1007  */
1008 static inline bool
1009 buddy_merge_likely(unsigned long pfn, unsigned long buddy_pfn,
1010                    struct page *page, unsigned int order)
1011 {
1012         struct page *higher_page, *higher_buddy;
1013         unsigned long combined_pfn;
1014
1015         if (order >= MAX_ORDER - 2)
1016                 return false;
1017
1018         combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1019         higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
1020         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
1021         higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
1022
1023         return page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1);
1024 }
1025
1026 /*
1027  * Freeing function for a buddy system allocator.
1028  *
1029  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
1030  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
1031  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
1032  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
1033  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
1034  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
1035  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
1036  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
1037  * parts of the VM system.
1038  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
1039  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
1040  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
1041  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
1042  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
1043  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
1044  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
1045  * triggers coalescing into a block of larger size.
1046  *
1047  * -- nyc
1048  */
1049
1050 static inline void __free_one_page(struct page *page,
1051                 unsigned long pfn,
1052                 struct zone *zone, unsigned int order,
1053                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1054 {
1055         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
1056         unsigned int max_order = pageblock_order;
1057         unsigned long buddy_pfn;
1058         unsigned long combined_pfn;
1059         struct page *buddy;
1060         bool to_tail;
1061
1062         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
1063         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
1064
1065         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
1066         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
1067                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
1068
1069         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
1070         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1071
1072 continue_merging:
1073         while (order < max_order) {
1074                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
1075                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1076                                                                 migratetype);
1077                         return;
1078                 }
1079                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1080                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1081
1082                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
1083                         goto done_merging;
1084                 /*
1085                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
1086                  * merge with it and move up one order.
1087                  */
1088                 if (page_is_guard(buddy))
1089                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
1090                 else
1091                         del_page_from_free_list(buddy, zone, order);
1092                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1093                 page = page + (combined_pfn - pfn);
1094                 pfn = combined_pfn;
1095                 order++;
1096         }
1097         if (order < MAX_ORDER - 1) {
1098                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
1099                  * We want to prevent merge between freepages on pageblock
1100                  * without fallbacks and normal pageblock. Without this,
1101                  * pageblock isolation could cause incorrect freepage or CMA
1102                  * accounting or HIGHATOMIC accounting.
1103                  *
1104                  * We don't want to hit this code for the more frequent
1105                  * low-order merging.
1106                  */
1107                 int buddy_mt;
1108
1109                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
1110                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1111                 buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
1112
1113                 if (migratetype != buddy_mt
1114                                 && (!migratetype_is_mergeable(migratetype) ||
1115                                         !migratetype_is_mergeable(buddy_mt)))
1116                         goto done_merging;
1117                 max_order = order + 1;
1118                 goto continue_merging;
1119         }
1120
1121 done_merging:
1122         set_buddy_order(page, order);
1123
1124         if (fpi_flags & FPI_TO_TAIL)
1125                 to_tail = true;
1126         else if (is_shuffle_order(order))
1127                 to_tail = shuffle_pick_tail();
1128         else
1129                 to_tail = buddy_merge_likely(pfn, buddy_pfn, page, order);
1130
1131         if (to_tail)
1132                 add_to_free_list_tail(page, zone, order, migratetype);
1133         else
1134                 add_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
1135
1136         /* Notify page reporting subsystem of freed page */
1137         if (!(fpi_flags & FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY))
1138                 page_reporting_notify_free(order);
1139 }
1140
1141 /*
1142  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
1143  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
1144  * check if necessary.
1145  */
1146 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
1147                                         unsigned long check_flags)
1148 {
1149         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1150                 return false;
1151
1152         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1153                         page_ref_count(page) |
1154 #ifdef CONFIG_MEMCG
1155                         page->memcg_data |
1156 #endif
1157                         (page->flags & check_flags)))
1158                 return false;
1159
1160         return true;
1161 }
1162
1163 static const char *page_bad_reason(struct page *page, unsigned long flags)
1164 {
1165         const char *bad_reason = NULL;
1166
1167         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1168                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1169         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1170                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1171         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1172                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1173         if (unlikely(page->flags & flags)) {
1174                 if (flags == PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
1175                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag(s) set";
1176                 else
1177                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1178         }
1179 #ifdef CONFIG_MEMCG
1180         if (unlikely(page->memcg_data))
1181                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1182 #endif
1183         return bad_reason;
1184 }
1185
1186 static void check_free_page_bad(struct page *page)
1187 {
1188         bad_page(page,
1189                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE));
1190 }
1191
1192 static inline int check_free_page(struct page *page)
1193 {
1194         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1195                 return 0;
1196
1197         /* Something has gone sideways, find it */
1198         check_free_page_bad(page);
1199         return 1;
1200 }
1201
1202 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1203 {
1204         int ret = 1;
1205
1206         /*
1207          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1208          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1209          */
1210         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1211
1212         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1213                 ret = 0;
1214                 goto out;
1215         }
1216         switch (page - head_page) {
1217         case 1:
1218                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1219                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1220                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount");
1221                         goto out;
1222                 }
1223                 break;
1224         case 2:
1225                 /*
1226                  * the second tail page: ->mapping is
1227                  * deferred_list.next -- ignore value.
1228                  */
1229                 break;
1230         default:
1231                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1232                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page");
1233                         goto out;
1234                 }
1235                 break;
1236         }
1237         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1238                 bad_page(page, "PageTail not set");
1239                 goto out;
1240         }
1241         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1242                 bad_page(page, "compound_head not consistent");
1243                 goto out;
1244         }
1245         ret = 0;
1246 out:
1247         page->mapping = NULL;
1248         clear_compound_head(page);
1249         return ret;
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Skip KASAN memory poisoning when either:
1254  *
1255  * 1. Deferred memory initialization has not yet completed,
1256  *    see the explanation below.
1257  * 2. Skipping poisoning is requested via FPI_SKIP_KASAN_POISON,
1258  *    see the comment next to it.
1259  * 3. Skipping poisoning is requested via __GFP_SKIP_KASAN_POISON,
1260  *    see the comment next to it.
1261  *
1262  * Poisoning pages during deferred memory init will greatly lengthen the
1263  * process and cause problem in large memory systems as the deferred pages
1264  * initialization is done with interrupt disabled.
1265  *
1266  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
1267  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
1268  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
1269  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
1270  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
1271  * initialization is done, but this is not likely to happen.
1272  */
1273 static inline bool should_skip_kasan_poison(struct page *page, fpi_t fpi_flags)
1274 {
1275         return deferred_pages_enabled() ||
1276                (!IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) &&
1277                 (fpi_flags & FPI_SKIP_KASAN_POISON)) ||
1278                PageSkipKASanPoison(page);
1279 }
1280
1281 static void kernel_init_free_pages(struct page *page, int numpages)
1282 {
1283         int i;
1284
1285         /* s390's use of memset() could override KASAN redzones. */
1286         kasan_disable_current();
1287         for (i = 0; i < numpages; i++) {
1288                 u8 tag = page_kasan_tag(page + i);
1289                 page_kasan_tag_reset(page + i);
1290                 clear_highpage(page + i);
1291                 page_kasan_tag_set(page + i, tag);
1292         }
1293         kasan_enable_current();
1294 }
1295
1296 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1297                         unsigned int order, bool check_free, fpi_t fpi_flags)
1298 {
1299         int bad = 0;
1300         bool init = want_init_on_free();
1301
1302         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1303
1304         trace_mm_page_free(page, order);
1305
1306         if (unlikely(PageHWPoison(page)) && !order) {
1307                 /*
1308                  * Do not let hwpoison pages hit pcplists/buddy
1309                  * Untie memcg state and reset page's owner
1310                  */
1311                 if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1312                         __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1313                 reset_page_owner(page, order);
1314                 page_table_check_free(page, order);
1315                 return false;
1316         }
1317
1318         /*
1319          * Check tail pages before head page information is cleared to
1320          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1321          */
1322         if (unlikely(order)) {
1323                 bool compound = PageCompound(page);
1324                 int i;
1325
1326                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1327
1328                 if (compound) {
1329                         ClearPageDoubleMap(page);
1330                         ClearPageHasHWPoisoned(page);
1331                 }
1332                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1333                         if (compound)
1334                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1335                         if (unlikely(check_free_page(page + i))) {
1336                                 bad++;
1337                                 continue;
1338                         }
1339                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1340                 }
1341         }
1342         if (PageMappingFlags(page))
1343                 page->mapping = NULL;
1344         if (memcg_kmem_enabled() && PageMemcgKmem(page))
1345                 __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1346         if (check_free)
1347                 bad += check_free_page(page);
1348         if (bad)
1349                 return false;
1350
1351         page_cpupid_reset_last(page);
1352         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1353         reset_page_owner(page, order);
1354         page_table_check_free(page, order);
1355
1356         if (!PageHighMem(page)) {
1357                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1358                                            PAGE_SIZE << order);
1359                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1360                                            PAGE_SIZE << order);
1361         }
1362
1363         kernel_poison_pages(page, 1 << order);
1364
1365         /*
1366          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1367          * KASAN poisoning and memory initialization code must be
1368          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1369          *
1370          * With hardware tag-based KASAN, memory tags must be set before the
1371          * page becomes unavailable via debug_pagealloc or arch_free_page.
1372          */
1373         if (!should_skip_kasan_poison(page, fpi_flags)) {
1374                 kasan_poison_pages(page, order, init);
1375
1376                 /* Memory is already initialized if KASAN did it internally. */
1377                 if (kasan_has_integrated_init())
1378                         init = false;
1379         }
1380         if (init)
1381                 kernel_init_free_pages(page, 1 << order);
1382
1383         /*
1384          * arch_free_page() can make the page's contents inaccessible.  s390
1385          * does this.  So nothing which can access the page's contents should
1386          * happen after this.
1387          */
1388         arch_free_page(page, order);
1389
1390         debug_pagealloc_unmap_pages(page, 1 << order);
1391
1392         return true;
1393 }
1394
1395 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1396 /*
1397  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked immediately when being freed
1398  * to pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are also rechecked when
1399  * moved from pcp lists to free lists.
1400  */
1401 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1402 {
1403         return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1404 }
1405
1406 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1407 {
1408         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1409                 return check_free_page(page);
1410         else
1411                 return false;
1412 }
1413 #else
1414 /*
1415  * With DEBUG_VM disabled, order-0 pages being freed are checked only when
1416  * moving from pcp lists to free list in order to reduce overhead. With
1417  * debug_pagealloc enabled, they are checked also immediately when being freed
1418  * to the pcp lists.
1419  */
1420 static bool free_pcp_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1421 {
1422         if (debug_pagealloc_enabled_static())
1423                 return free_pages_prepare(page, order, true, FPI_NONE);
1424         else
1425                 return free_pages_prepare(page, order, false, FPI_NONE);
1426 }
1427
1428 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1429 {
1430         return check_free_page(page);
1431 }
1432 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1433
1434 /*
1435  * Frees a number of pages from the PCP lists
1436  * Assumes all pages on list are in same zone.
1437  * count is the number of pages to free.
1438  */
1439 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1440                                         struct per_cpu_pages *pcp,
1441                                         int pindex)
1442 {
1443         int min_pindex = 0;
1444         int max_pindex = NR_PCP_LISTS - 1;
1445         unsigned int order;
1446         bool isolated_pageblocks;
1447         struct page *page;
1448
1449         /*
1450          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1451          * below while (list_empty(list)) loop.
1452          */
1453         count = min(pcp->count, count);
1454
1455         /* Ensure requested pindex is drained first. */
1456         pindex = pindex - 1;
1457
1458         /*
1459          * local_lock_irq held so equivalent to spin_lock_irqsave for
1460          * both PREEMPT_RT and non-PREEMPT_RT configurations.
1461          */
1462         spin_lock(&zone->lock);
1463         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1464
1465         while (count > 0) {
1466                 struct list_head *list;
1467                 int nr_pages;
1468
1469                 /* Remove pages from lists in a round-robin fashion. */
1470                 do {
1471                         if (++pindex > max_pindex)
1472                                 pindex = min_pindex;
1473                         list = &pcp->lists[pindex];
1474                         if (!list_empty(list))
1475                                 break;
1476
1477                         if (pindex == max_pindex)
1478                                 max_pindex--;
1479                         if (pindex == min_pindex)
1480                                 min_pindex++;
1481                 } while (1);
1482
1483                 order = pindex_to_order(pindex);
1484                 nr_pages = 1 << order;
1485                 BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER >= (1<<NR_PCP_ORDER_WIDTH));
1486                 do {
1487                         int mt;
1488
1489                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1490                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1491
1492                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1493                         list_del(&page->lru);
1494                         count -= nr_pages;
1495                         pcp->count -= nr_pages;
1496
1497                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1498                                 continue;
1499
1500                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1501                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1502                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1503                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1504                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1505
1506                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt, FPI_NONE);
1507                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, order, mt);
1508                 } while (count > 0 && !list_empty(list));
1509         }
1510
1511         spin_unlock(&zone->lock);
1512 }
1513
1514 static void free_one_page(struct zone *zone,
1515                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1516                                 unsigned int order,
1517                                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1518 {
1519         unsigned long flags;
1520
1521         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1522         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1523                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1524                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1525         }
1526         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1527         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1528 }
1529
1530 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1531                                 unsigned long zone, int nid)
1532 {
1533         mm_zero_struct_page(page);
1534         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1535         init_page_count(page);
1536         page_mapcount_reset(page);
1537         page_cpupid_reset_last(page);
1538         page_kasan_tag_reset(page);
1539
1540         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1541 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1542         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1543         if (!is_highmem_idx(zone))
1544                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1545 #endif
1546 }
1547
1548 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1549 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1550 {
1551         pg_data_t *pgdat;
1552         int nid, zid;
1553
1554         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1555                 return;
1556
1557         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1558         pgdat = NODE_DATA(nid);
1559
1560         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1561                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1562
1563                 if (zone_spans_pfn(zone, pfn))
1564                         break;
1565         }
1566         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1567 }
1568 #else
1569 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1570 {
1571 }
1572 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1573
1574 /*
1575  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1576  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1577  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1578  * sent to the buddy page allocator.
1579  */
1580 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1581 {
1582         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1583         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1584
1585         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1586                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1587                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1588
1589                         init_reserved_page(start_pfn);
1590
1591                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1592                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1593
1594                         /*
1595                          * no need for atomic set_bit because the struct
1596                          * page is not visible yet so nobody should
1597                          * access it yet.
1598                          */
1599                         __SetPageReserved(page);
1600                 }
1601         }
1602 }
1603
1604 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
1605                             fpi_t fpi_flags)
1606 {
1607         unsigned long flags;
1608         int migratetype;
1609         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1610         struct zone *zone = page_zone(page);
1611
1612         if (!free_pages_prepare(page, order, true, fpi_flags))
1613                 return;
1614
1615         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1616
1617         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1618         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1619                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1620                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1621         }
1622         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1623         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1624
1625         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1626 }
1627
1628 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1629 {
1630         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1631         struct page *p = page;
1632         unsigned int loop;
1633
1634         /*
1635          * When initializing the memmap, __init_single_page() sets the refcount
1636          * of all pages to 1 ("allocated"/"not free"). We have to set the
1637          * refcount of all involved pages to 0.
1638          */
1639         prefetchw(p);
1640         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1641                 prefetchw(p + 1);
1642                 __ClearPageReserved(p);
1643                 set_page_count(p, 0);
1644         }
1645         __ClearPageReserved(p);
1646         set_page_count(p, 0);
1647
1648         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1649
1650         /*
1651          * Bypass PCP and place fresh pages right to the tail, primarily
1652          * relevant for memory onlining.
1653          */
1654         __free_pages_ok(page, order, FPI_TO_TAIL | FPI_SKIP_KASAN_POISON);
1655 }
1656
1657 #ifdef CONFIG_NUMA
1658
1659 /*
1660  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1661  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1662  * treats start/end as pfns.
1663  */
1664 struct mminit_pfnnid_cache {
1665         unsigned long last_start;
1666         unsigned long last_end;
1667         int last_nid;
1668 };
1669
1670 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1671
1672 /*
1673  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
1674  */
1675 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1676                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1677 {
1678         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1679         int nid;
1680
1681         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
1682                 return state->last_nid;
1683
1684         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
1685         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1686                 state->last_start = start_pfn;
1687                 state->last_end = end_pfn;
1688                 state->last_nid = nid;
1689         }
1690
1691         return nid;
1692 }
1693
1694 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1695 {
1696         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1697         int nid;
1698
1699         spin_lock(&early_pfn_lock);
1700         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1701         if (nid < 0)
1702                 nid = first_online_node;
1703         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1704
1705         return nid;
1706 }
1707 #endif /* CONFIG_NUMA */
1708
1709 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1710                                                         unsigned int order)
1711 {
1712         if (early_page_uninitialised(pfn))
1713                 return;
1714         __free_pages_core(page, order);
1715 }
1716
1717 /*
1718  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1719  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1720  * with the migration of free compaction scanner.
1721  *
1722  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1723  *
1724  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1725  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1726  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1727  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1728  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1729  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1730  * page in a pageblock.
1731  */
1732 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1733                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1734 {
1735         struct page *start_page;
1736         struct page *end_page;
1737
1738         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1739         end_pfn--;
1740
1741         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1742                 return NULL;
1743
1744         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1745         if (!start_page)
1746                 return NULL;
1747
1748         if (page_zone(start_page) != zone)
1749                 return NULL;
1750
1751         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1752
1753         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1754         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1755                 return NULL;
1756
1757         return start_page;
1758 }
1759
1760 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1761 {
1762         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1763         unsigned long block_end_pfn;
1764
1765         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1766         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1767                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1768                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1769
1770                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1771
1772                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1773                                              block_end_pfn, zone))
1774                         return;
1775                 cond_resched();
1776         }
1777
1778         /* We confirm that there is no hole */
1779         zone->contiguous = true;
1780 }
1781
1782 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1783 {
1784         zone->contiguous = false;
1785 }
1786
1787 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1788 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1789                                        unsigned long nr_pages)
1790 {
1791         struct page *page;
1792         unsigned long i;
1793
1794         if (!nr_pages)
1795                 return;
1796
1797         page = pfn_to_page(pfn);
1798
1799         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1800         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1801             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1802                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1803                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1804                 return;
1805         }
1806
1807         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1808                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1809                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1810                 __free_pages_core(page, 0);
1811         }
1812 }
1813
1814 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1815 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1816 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1817
1818 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1819 {
1820         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1821                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1822 }
1823
1824 /*
1825  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1826  *
1827  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1828  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1829  * function is optimized out.
1830  *
1831  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1832  * of the head pfn.
1833  */
1834 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1835 {
1836         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1837                 return false;
1838         return true;
1839 }
1840
1841 /*
1842  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1843  * pageblock_nr_pages sizes.
1844  */
1845 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1846                                        unsigned long end_pfn)
1847 {
1848         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1849         unsigned long nr_free = 0;
1850
1851         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1852                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1853                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1854                         nr_free = 0;
1855                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1856                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1857                         nr_free = 1;
1858                 } else {
1859                         nr_free++;
1860                 }
1861         }
1862         /* Free the last block of pages to allocator */
1863         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1864 }
1865
1866 /*
1867  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1868  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1869  * Return number of pages initialized.
1870  */
1871 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1872                                                  unsigned long pfn,
1873                                                  unsigned long end_pfn)
1874 {
1875         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1876         int nid = zone_to_nid(zone);
1877         unsigned long nr_pages = 0;
1878         int zid = zone_idx(zone);
1879         struct page *page = NULL;
1880
1881         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1882                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1883                         page = NULL;
1884                         continue;
1885                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1886                         page = pfn_to_page(pfn);
1887                 } else {
1888                         page++;
1889                 }
1890                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1891                 nr_pages++;
1892         }
1893         return (nr_pages);
1894 }
1895
1896 /*
1897  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1898  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1899  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1900  * return false indicating there are no valid ranges left.
1901  */
1902 static bool __init
1903 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1904                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1905                                     unsigned long first_init_pfn)
1906 {
1907         u64 j;
1908
1909         /*
1910          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
1911          * already been initialized. We don't need to do anything with them
1912          * so we just need to flush them out of the system.
1913          */
1914         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
1915                 if (*epfn <= first_init_pfn)
1916                         continue;
1917                 if (*spfn < first_init_pfn)
1918                         *spfn = first_init_pfn;
1919                 *i = j;
1920                 return true;
1921         }
1922
1923         return false;
1924 }
1925
1926 /*
1927  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1928  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
1929  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1930  * page in __free_one_page()).
1931  *
1932  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
1933  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
1934  * any issues with the buddy page computation.
1935  */
1936 static unsigned long __init
1937 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
1938                        unsigned long *end_pfn)
1939 {
1940         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
1941         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
1942         unsigned long nr_pages = 0;
1943         u64 j = *i;
1944
1945         /* First we loop through and initialize the page values */
1946         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
1947                 unsigned long t;
1948
1949                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
1950                         break;
1951
1952                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
1953                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
1954
1955                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
1956                         *start_pfn = mo_pfn;
1957                         break;
1958                 }
1959         }
1960
1961         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
1962         swap(j, *i);
1963
1964         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
1965                 unsigned long t;
1966
1967                 if (mo_pfn <= spfn)
1968                         break;
1969
1970                 t = min(mo_pfn, epfn);
1971                 deferred_free_pages(spfn, t);
1972
1973                 if (mo_pfn <= epfn)
1974                         break;
1975         }
1976
1977         return nr_pages;
1978 }
1979
1980 static void __init
1981 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
1982                            void *arg)
1983 {
1984         unsigned long spfn, epfn;
1985         struct zone *zone = arg;
1986         u64 i;
1987
1988         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
1989
1990         /*
1991          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
1992          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
1993          */
1994         while (spfn < end_pfn) {
1995                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
1996                 cond_resched();
1997         }
1998 }
1999
2000 /* An arch may override for more concurrency. */
2001 __weak int __init
2002 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
2003 {
2004         return 1;
2005 }
2006
2007 /* Initialise remaining memory on a node */
2008 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
2009 {
2010         pg_data_t *pgdat = data;
2011         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2012         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2013         unsigned long first_init_pfn, flags;
2014         unsigned long start = jiffies;
2015         struct zone *zone;
2016         int zid, max_threads;
2017         u64 i;
2018
2019         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2020         if (!cpumask_empty(cpumask))
2021                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2022
2023         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2024         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2025         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2026                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2027                 pgdat_init_report_one_done();
2028                 return 0;
2029         }
2030
2031         /* Sanity check boundaries */
2032         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2033         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2034         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2035
2036         /*
2037          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2038          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2039          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2040          */
2041         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2042
2043         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2044         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2045                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2046                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2047                         break;
2048         }
2049
2050         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2051         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2052                                                  first_init_pfn))
2053                 goto zone_empty;
2054
2055         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2056
2057         while (spfn < epfn) {
2058                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2059                 struct padata_mt_job job = {
2060                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2061                         .fn_arg      = zone,
2062                         .start       = spfn,
2063                         .size        = epfn_align - spfn,
2064                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2065                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2066                         .max_threads = max_threads,
2067                 };
2068
2069                 padata_do_multithreaded(&job);
2070                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2071                                                     epfn_align);
2072         }
2073 zone_empty:
2074         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2075         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2076
2077         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2078                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2079
2080         pgdat_init_report_one_done();
2081         return 0;
2082 }
2083
2084 /*
2085  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2086  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2087  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2088  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2089  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2090  *
2091  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2092  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2093  * enough pages to satisfy the allocation.
2094  *
2095  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2096  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2097  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2098  */
2099 static noinline bool __init
2100 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2101 {
2102         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2103         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2104         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2105         unsigned long spfn, epfn, flags;
2106         unsigned long nr_pages = 0;
2107         u64 i;
2108
2109         /* Only the last zone may have deferred pages */
2110         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2111                 return false;
2112
2113         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2114
2115         /*
2116          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2117          * true, as there might be enough pages already.
2118          */
2119         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2120                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2121                 return true;
2122         }
2123
2124         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2125         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2126                                                  first_deferred_pfn)) {
2127                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2128                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2129                 /* Retry only once. */
2130                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2131         }
2132
2133         /*
2134          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2135          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2136          * allocator.
2137          */
2138         while (spfn < epfn) {
2139                 /* update our first deferred PFN for this section */
2140                 first_deferred_pfn = spfn;
2141
2142                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2143                 touch_nmi_watchdog();
2144
2145                 /* We should only stop along section boundaries */
2146                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2147                         continue;
2148
2149                 /* If our quota has been met we can stop here */
2150                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2151                         break;
2152         }
2153
2154         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2155         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2156
2157         return nr_pages > 0;
2158 }
2159
2160 /*
2161  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
2162  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
2163  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
2164  * and to ensure that the function body gets unloaded.
2165  */
2166 static bool __ref
2167 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2168 {
2169         return deferred_grow_zone(zone, order);
2170 }
2171
2172 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2173
2174 void __init page_alloc_init_late(void)
2175 {
2176         struct zone *zone;
2177         int nid;
2178
2179 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2180
2181         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2182         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2183         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2184                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2185         }
2186
2187         /* Block until all are initialised */
2188         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2189
2190         /*
2191          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2192          * on-demand struct page initialization.
2193          */
2194         static_branch_disable(&deferred_pages);
2195
2196         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2197         files_maxfiles_init();
2198 #endif
2199
2200         buffer_init();
2201
2202         /* Discard memblock private memory */
2203         memblock_discard();
2204
2205         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2206                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2207
2208         for_each_populated_zone(zone)
2209                 set_zone_contiguous(zone);
2210 }
2211
2212 #ifdef CONFIG_CMA
2213 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
2214 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2215 {
2216         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2217         struct page *p = page;
2218
2219         do {
2220                 __ClearPageReserved(p);
2221                 set_page_count(p, 0);
2222         } while (++p, --i);
2223
2224         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2225         set_page_refcounted(page);
2226         __free_pages(page, pageblock_order);
2227
2228         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2229         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2230 }
2231 #endif
2232
2233 /*
2234  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
2235  * Please do not alter this order without good reasons and regression
2236  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
2237  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
2238  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
2239  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
2240  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
2241  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
2242  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
2243  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
2244  *
2245  * -- nyc
2246  */
2247 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
2248         int low, int high, int migratetype)
2249 {
2250         unsigned long size = 1 << high;
2251
2252         while (high > low) {
2253                 high--;
2254                 size >>= 1;
2255                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
2256
2257                 /*
2258                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
2259                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
2260                  * Corresponding page table entries will not be touched,
2261                  * pages will stay not present in virtual address space
2262                  */
2263                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
2264                         continue;
2265
2266                 add_to_free_list(&page[size], zone, high, migratetype);
2267                 set_buddy_order(&page[size], high);
2268         }
2269 }
2270
2271 static void check_new_page_bad(struct page *page)
2272 {
2273         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
2274                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
2275                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
2276                 return;
2277         }
2278
2279         bad_page(page,
2280                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP));
2281 }
2282
2283 /*
2284  * This page is about to be returned from the page allocator
2285  */
2286 static inline int check_new_page(struct page *page)
2287 {
2288         if (likely(page_expected_state(page,
2289                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2290                 return 0;
2291
2292         check_new_page_bad(page);
2293         return 1;
2294 }
2295
2296 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2297 {
2298         int i;
2299         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2300                 struct page *p = page + i;
2301
2302                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2303                         return true;
2304         }
2305
2306         return false;
2307 }
2308
2309 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
2310 /*
2311  * With DEBUG_VM enabled, order-0 pages are checked for expected state when
2312  * being allocated from pcp lists. With debug_pagealloc also enabled, they are
2313  * also checked when pcp lists are refilled from the free lists.
2314  */
2315 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page, unsigned int order)
2316 {
2317         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2318                 return check_new_pages(page, order);
2319         else
2320                 return false;
2321 }
2322
2323 static inline bool check_new_pcp(struct page *page, unsigned int order)
2324 {
2325         return check_new_pages(page, order);
2326 }
2327 #else
2328 /*
2329  * With DEBUG_VM disabled, free order-0 pages are checked for expected state
2330  * when pcp lists are being refilled from the free lists. With debug_pagealloc
2331  * enabled, they are also checked when being allocated from the pcp lists.
2332  */
2333 static inline bool check_pcp_refill(struct page *page, unsigned int order)
2334 {
2335         return check_new_pages(page, order);
2336 }
2337 static inline bool check_new_pcp(struct page *page, unsigned int order)
2338 {
2339         if (debug_pagealloc_enabled_static())
2340                 return check_new_pages(page, order);
2341         else
2342                 return false;
2343 }
2344 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
2345
2346 static inline bool should_skip_kasan_unpoison(gfp_t flags, bool init_tags)
2347 {
2348         /* Don't skip if a software KASAN mode is enabled. */
2349         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) ||
2350             IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_SW_TAGS))
2351                 return false;
2352
2353         /* Skip, if hardware tag-based KASAN is not enabled. */
2354         if (!kasan_hw_tags_enabled())
2355                 return true;
2356
2357         /*
2358          * With hardware tag-based KASAN enabled, skip if either:
2359          *
2360          * 1. Memory tags have already been cleared via tag_clear_highpage().
2361          * 2. Skipping has been requested via __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON.
2362          */
2363         return init_tags || (flags & __GFP_SKIP_KASAN_UNPOISON);
2364 }
2365
2366 static inline bool should_skip_init(gfp_t flags)
2367 {
2368         /* Don't skip, if hardware tag-based KASAN is not enabled. */
2369         if (!kasan_hw_tags_enabled())
2370                 return false;
2371
2372         /* For hardware tag-based KASAN, skip if requested. */
2373         return (flags & __GFP_SKIP_ZERO);
2374 }
2375
2376 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2377                                 gfp_t gfp_flags)
2378 {
2379         bool init = !want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_flags) &&
2380                         !should_skip_init(gfp_flags);
2381         bool init_tags = init && (gfp_flags & __GFP_ZEROTAGS);
2382
2383         set_page_private(page, 0);
2384         set_page_refcounted(page);
2385
2386         arch_alloc_page(page, order);
2387         debug_pagealloc_map_pages(page, 1 << order);
2388
2389         /*
2390          * Page unpoisoning must happen before memory initialization.
2391          * Otherwise, the poison pattern will be overwritten for __GFP_ZERO
2392          * allocations and the page unpoisoning code will complain.
2393          */
2394         kernel_unpoison_pages(page, 1 << order);
2395
2396         /*
2397          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
2398          * KASAN unpoisoning and memory initializion code must be
2399          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
2400          */
2401
2402         /*
2403          * If memory tags should be zeroed (which happens only when memory
2404          * should be initialized as well).
2405          */
2406         if (init_tags) {
2407                 int i;
2408
2409                 /* Initialize both memory and tags. */
2410                 for (i = 0; i != 1 << order; ++i)
2411                         tag_clear_highpage(page + i);
2412
2413                 /* Note that memory is already initialized by the loop above. */
2414                 init = false;
2415         }
2416         if (!should_skip_kasan_unpoison(gfp_flags, init_tags)) {
2417                 /* Unpoison shadow memory or set memory tags. */
2418                 kasan_unpoison_pages(page, order, init);
2419
2420                 /* Note that memory is already initialized by KASAN. */
2421                 if (kasan_has_integrated_init())
2422                         init = false;
2423         }
2424         /* If memory is still not initialized, do it now. */
2425         if (init)
2426                 kernel_init_free_pages(page, 1 << order);
2427         /* Propagate __GFP_SKIP_KASAN_POISON to page flags. */
2428         if (kasan_hw_tags_enabled() && (gfp_flags & __GFP_SKIP_KASAN_POISON))
2429                 SetPageSkipKASanPoison(page);
2430
2431         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2432         page_table_check_alloc(page, order);
2433 }
2434
2435 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2436                                                         unsigned int alloc_flags)
2437 {
2438         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2439
2440         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2441                 prep_compound_page(page, order);
2442
2443         /*
2444          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2445          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2446          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2447          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2448          */
2449         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2450                 set_page_pfmemalloc(page);
2451         else
2452                 clear_page_pfmemalloc(page);
2453 }
2454
2455 /*
2456  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2457  * the smallest available page from the freelists
2458  */
2459 static __always_inline
2460 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2461                                                 int migratetype)
2462 {
2463         unsigned int current_order;
2464         struct free_area *area;
2465         struct page *page;
2466
2467         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2468         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2469                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2470                 page = get_page_from_free_area(area, migratetype);
2471                 if (!page)
2472                         continue;
2473                 del_page_from_free_list(page, zone, current_order);
2474                 expand(zone, page, order, current_order, migratetype);
2475                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2476                 return page;
2477         }
2478
2479         return NULL;
2480 }
2481
2482
2483 /*
2484  * This array describes the order lists are fallen back to when
2485  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2486  *
2487  * The other migratetypes do not have fallbacks.
2488  */
2489 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][3] = {
2490         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2491         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2492         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2493 };
2494
2495 #ifdef CONFIG_CMA
2496 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2497                                         unsigned int order)
2498 {
2499         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2500 }
2501 #else
2502 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2503                                         unsigned int order) { return NULL; }
2504 #endif
2505
2506 /*
2507  * Move the free pages in a range to the freelist tail of the requested type.
2508  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2509  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2510  */
2511 static int move_freepages(struct zone *zone,
2512                           unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2513                           int migratetype, int *num_movable)
2514 {
2515         struct page *page;
2516         unsigned long pfn;
2517         unsigned int order;
2518         int pages_moved = 0;
2519
2520         for (pfn = start_pfn; pfn <= end_pfn;) {
2521                 page = pfn_to_page(pfn);
2522                 if (!PageBuddy(page)) {
2523                         /*
2524                          * We assume that pages that could be isolated for
2525                          * migration are movable. But we don't actually try
2526                          * isolating, as that would be expensive.
2527                          */
2528                         if (num_movable &&
2529                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2530                                 (*num_movable)++;
2531                         pfn++;
2532                         continue;
2533                 }
2534
2535                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2536                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2537                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
2538
2539                 order = buddy_order(page);
2540                 move_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
2541                 pfn += 1 << order;
2542                 pages_moved += 1 << order;
2543         }
2544
2545         return pages_moved;
2546 }
2547
2548 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2549                                 int migratetype, int *num_movable)
2550 {
2551         unsigned long start_pfn, end_pfn, pfn;
2552
2553         if (num_movable)
2554                 *num_movable = 0;
2555
2556         pfn = page_to_pfn(page);
2557         start_pfn = pfn & ~(pageblock_nr_pages - 1);
2558         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2559
2560         /* Do not cross zone boundaries */
2561         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2562                 start_pfn = pfn;
2563         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2564                 return 0;
2565
2566         return move_freepages(zone, start_pfn, end_pfn, migratetype,
2567                                                                 num_movable);
2568 }
2569
2570 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2571                                         int start_order, int migratetype)
2572 {
2573         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2574
2575         while (nr_pageblocks--) {
2576                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2577                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2578         }
2579 }
2580
2581 /*
2582  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2583  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2584  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2585  *
2586  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2587  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2588  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2589  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2590  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2591  * pageblocks.
2592  */
2593 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2594 {
2595         /*
2596          * Leaving this order check is intended, although there is
2597          * relaxed order check in next check. The reason is that
2598          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2599          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2600          * so could be changed anytime.
2601          */
2602         if (order >= pageblock_order)
2603                 return true;
2604
2605         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2606                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2607                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2608                 page_group_by_mobility_disabled)
2609                 return true;
2610
2611         return false;
2612 }
2613
2614 static inline bool boost_watermark(struct zone *zone)
2615 {
2616         unsigned long max_boost;
2617
2618         if (!watermark_boost_factor)
2619                 return false;
2620         /*
2621          * Don't bother in zones that are unlikely to produce results.
2622          * On small machines, including kdump capture kernels running
2623          * in a small area, boosting the watermark can cause an out of
2624          * memory situation immediately.
2625          */
2626         if ((pageblock_nr_pages * 4) > zone_managed_pages(zone))
2627                 return false;
2628
2629         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2630                         watermark_boost_factor, 10000);
2631
2632         /*
2633          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2634          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2635          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2636          * allocations that early means that reclaim is not going
2637          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2638          * boosted watermark resulting in a hang.
2639          */
2640         if (!max_boost)
2641                 return false;
2642
2643         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2644
2645         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2646                 max_boost);
2647
2648         return true;
2649 }
2650
2651 /*
2652  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2653  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2654  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2655  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2656  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2657  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2658  */
2659 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2660                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2661 {
2662         unsigned int current_order = buddy_order(page);
2663         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2664         int old_block_type;
2665
2666         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2667
2668         /*
2669          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2670          * highatomic accounting.
2671          */
2672         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2673                 goto single_page;
2674
2675         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2676         if (current_order >= pageblock_order) {
2677                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2678                 goto single_page;
2679         }
2680
2681         /*
2682          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2683          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2684          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2685          */
2686         if (boost_watermark(zone) && (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD))
2687                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2688
2689         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2690         if (!whole_block)
2691                 goto single_page;
2692
2693         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2694                                                 &movable_pages);
2695         /*
2696          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2697          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2698          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2699          */
2700         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2701                 alike_pages = movable_pages;
2702         } else {
2703                 /*
2704                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2705                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2706                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2707                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2708                  * exact migratetype of non-movable pages.
2709                  */
2710                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2711                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2712                                                 - (free_pages + movable_pages);
2713                 else
2714                         alike_pages = 0;
2715         }
2716
2717         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2718         if (!free_pages)
2719                 goto single_page;
2720
2721         /*
2722          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2723          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2724          */
2725         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2726                         page_group_by_mobility_disabled)
2727                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2728
2729         return;
2730
2731 single_page:
2732         move_to_free_list(page, zone, current_order, start_type);
2733 }
2734
2735 /*
2736  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2737  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2738  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2739  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2740  */
2741 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2742                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2743 {
2744         int i;
2745         int fallback_mt;
2746
2747         if (area->nr_free == 0)
2748                 return -1;
2749
2750         *can_steal = false;
2751         for (i = 0;; i++) {
2752                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2753                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2754                         break;
2755
2756                 if (free_area_empty(area, fallback_mt))
2757                         continue;
2758
2759                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2760                         *can_steal = true;
2761
2762                 if (!only_stealable)
2763                         return fallback_mt;
2764
2765                 if (*can_steal)
2766                         return fallback_mt;
2767         }
2768
2769         return -1;
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2774  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2775  */
2776 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2777                                 unsigned int alloc_order)
2778 {
2779         int mt;
2780         unsigned long max_managed, flags;
2781
2782         /*
2783          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2784          * Check is race-prone but harmless.
2785          */
2786         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2787         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2788                 return;
2789
2790         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2791
2792         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2793         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2794                 goto out_unlock;
2795
2796         /* Yoink! */
2797         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2798         /* Only reserve normal pageblocks (i.e., they can merge with others) */
2799         if (migratetype_is_mergeable(mt)) {
2800                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2801                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2802                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2803         }
2804
2805 out_unlock:
2806         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2807 }
2808
2809 /*
2810  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2811  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2812  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2813  * to recover from than an OOM.
2814  *
2815  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2816  * pageblock is exhausted.
2817  */
2818 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2819                                                 bool force)
2820 {
2821         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2822         unsigned long flags;
2823         struct zoneref *z;
2824         struct zone *zone;
2825         struct page *page;
2826         int order;
2827         bool ret;
2828
2829         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->highest_zoneidx,
2830                                                                 ac->nodemask) {
2831                 /*
2832                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2833                  * is really high.
2834                  */
2835                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2836                                         pageblock_nr_pages)
2837                         continue;
2838
2839                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2840                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2841                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2842
2843                         page = get_page_from_free_area(area, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2844                         if (!page)
2845                                 continue;
2846
2847                         /*
2848                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2849                          * we can counter several free pages in a pageblock
2850                          * in this loop although we changed the pageblock type
2851                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2852                          * adjust the count once.
2853                          */
2854                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2855                                 /*
2856                                  * It should never happen but changes to
2857                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2858                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2859                                  * while unreserving so be safe and watch for
2860                                  * underflows.
2861                                  */
2862                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2863                                                 pageblock_nr_pages,
2864                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2865                         }
2866
2867                         /*
2868                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2869                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2870                          * is doing the work and needs the pages. More
2871                          * importantly, if the block was always converted to
2872                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2873                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2874                          * may increase.
2875                          */
2876                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2877                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2878                                                                         NULL);
2879                         if (ret) {
2880                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2881                                 return ret;
2882                         }
2883                 }
2884                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2885         }
2886
2887         return false;
2888 }
2889
2890 /*
2891  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2892  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2893  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2894  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2895  *
2896  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2897  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2898  * condition simpler.
2899  */
2900 static __always_inline bool
2901 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2902                                                 unsigned int alloc_flags)
2903 {
2904         struct free_area *area;
2905         int current_order;
2906         int min_order = order;
2907         struct page *page;
2908         int fallback_mt;
2909         bool can_steal;
2910
2911         /*
2912          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2913          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2914          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2915          */
2916         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2917                 min_order = pageblock_order;
2918
2919         /*
2920          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2921          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2922          * would be too costly to do exactly.
2923          */
2924         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2925                                 --current_order) {
2926                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2927                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2928                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2929                 if (fallback_mt == -1)
2930                         continue;
2931
2932                 /*
2933                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2934                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2935                  * steal and split the smallest available page instead of the
2936                  * largest available page, because even if the next movable
2937                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2938                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2939                  */
2940                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2941                                         && current_order > order)
2942                         goto find_smallest;
2943
2944                 goto do_steal;
2945         }
2946
2947         return false;
2948
2949 find_smallest:
2950         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2951                                                         current_order++) {
2952                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2953                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2954                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2955                 if (fallback_mt != -1)
2956                         break;
2957         }
2958
2959         /*
2960          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2961          * when looking for the largest page.
2962          */
2963         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2964
2965 do_steal:
2966         page = get_page_from_free_area(area, fallback_mt);
2967
2968         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2969                                                                 can_steal);
2970
2971         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2972                 start_migratetype, fallback_mt);
2973
2974         return true;
2975
2976 }
2977
2978 /*
2979  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2980  * Call me with the zone->lock already held.
2981  */
2982 static __always_inline struct page *
2983 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2984                                                 unsigned int alloc_flags)
2985 {
2986         struct page *page;
2987
2988         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
2989                 /*
2990                  * Balance movable allocations between regular and CMA areas by
2991                  * allocating from CMA when over half of the zone's free memory
2992                  * is in the CMA area.
2993                  */
2994                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA &&
2995                     zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES) >
2996                     zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES) / 2) {
2997                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2998                         if (page)
2999                                 goto out;
3000                 }
3001         }
3002 retry:
3003         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
3004         if (unlikely(!page)) {
3005                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA)
3006                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
3007
3008                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
3009                                                                 alloc_flags))
3010                         goto retry;
3011         }
3012 out:
3013         if (page)
3014                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3015         return page;
3016 }
3017
3018 /*
3019  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
3020  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
3021  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
3022  */
3023 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
3024                         unsigned long count, struct list_head *list,
3025                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3026 {
3027         int i, allocated = 0;
3028
3029         /*
3030          * local_lock_irq held so equivalent to spin_lock_irqsave for
3031          * both PREEMPT_RT and non-PREEMPT_RT configurations.
3032          */
3033         spin_lock(&zone->lock);
3034         for (i = 0; i < count; ++i) {
3035                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
3036                                                                 alloc_flags);
3037                 if (unlikely(page == NULL))
3038                         break;
3039
3040                 if (unlikely(check_pcp_refill(page, order)))
3041                         continue;
3042
3043                 /*
3044                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
3045                  * physical page order. The page is added to the tail of
3046                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
3047                  * is ordered by page number under some conditions. This is
3048                  * useful for IO devices that can forward direction from the
3049                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
3050                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
3051                  * pages are ordered properly.
3052                  */
3053                 list_add_tail(&page->lru, list);
3054                 allocated++;
3055                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
3056                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
3057                                               -(1 << order));
3058         }
3059
3060         /*
3061          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
3062          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
3063          * on i. Do not confuse with 'allocated' which is the number of
3064          * pages added to the pcp list.
3065          */
3066         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
3067         spin_unlock(&zone->lock);
3068         return allocated;
3069 }
3070
3071 #ifdef CONFIG_NUMA
3072 /*
3073  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
3074  * currently executing processor on remote nodes after they have
3075  * expired.
3076  *
3077  * Note that this function must be called with the thread pinned to
3078  * a single processor.
3079  */
3080 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
3081 {
3082         unsigned long flags;
3083         int to_drain, batch;
3084
3085         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3086         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3087         to_drain = min(pcp->count, batch);
3088         if (to_drain > 0)
3089                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp, 0);
3090         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3091 }
3092 #endif
3093
3094 /*
3095  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
3096  *
3097  * The processor must either be the current processor and the
3098  * thread pinned to the current processor or a processor that
3099  * is not online.
3100  */
3101 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
3102 {
3103         unsigned long flags;
3104         struct per_cpu_pages *pcp;
3105
3106         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3107
3108         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3109         if (pcp->count)
3110                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp, 0);
3111
3112         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3113 }
3114
3115 /*
3116  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
3117  *
3118  * The processor must either be the current processor and the
3119  * thread pinned to the current processor or a processor that
3120  * is not online.
3121  */
3122 static void drain_pages(unsigned int cpu)
3123 {
3124         struct zone *zone;
3125
3126         for_each_populated_zone(zone) {
3127                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3128         }
3129 }
3130
3131 /*
3132  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
3133  *
3134  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
3135  * the single zone's pages.
3136  */
3137 void drain_local_pages(struct zone *zone)
3138 {
3139         int cpu = smp_processor_id();
3140
3141         if (zone)
3142                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3143         else
3144                 drain_pages(cpu);
3145 }
3146
3147 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
3148 {
3149         struct pcpu_drain *drain;
3150
3151         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
3152
3153         /*
3154          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
3155          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
3156          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
3157          * cpu which is alright but we also have to make sure to not move to
3158          * a different one.
3159          */
3160         migrate_disable();
3161         drain_local_pages(drain->zone);
3162         migrate_enable();
3163 }
3164
3165 /*
3166  * The implementation of drain_all_pages(), exposing an extra parameter to
3167  * drain on all cpus.
3168  *
3169  * drain_all_pages() is optimized to only execute on cpus where pcplists are
3170  * not empty. The check for non-emptiness can however race with a free to
3171  * pcplist that has not yet increased the pcp->count from 0 to 1. Callers
3172  * that need the guarantee that every CPU has drained can disable the
3173  * optimizing racy check.
3174  */
3175 static void __drain_all_pages(struct zone *zone, bool force_all_cpus)
3176 {
3177         int cpu;
3178
3179         /*
3180          * Allocate in the BSS so we won't require allocation in
3181          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
3182          */
3183         static cpumask_t cpus_with_pcps;
3184
3185         /*
3186          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
3187          * initialized.
3188          */
3189         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
3190                 return;
3191
3192         /*
3193          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
3194          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
3195          * the drain to be complete when the call returns.
3196          */
3197         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
3198                 if (!zone)
3199                         return;
3200                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
3201         }
3202
3203         /*
3204          * We don't care about racing with CPU hotplug event
3205          * as offline notification will cause the notified
3206          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
3207          * disables preemption as part of its processing
3208          */
3209         for_each_online_cpu(cpu) {
3210                 struct per_cpu_pages *pcp;
3211                 struct zone *z;
3212                 bool has_pcps = false;
3213
3214                 if (force_all_cpus) {
3215                         /*
3216                          * The pcp.count check is racy, some callers need a
3217                          * guarantee that no cpu is missed.
3218                          */
3219                         has_pcps = true;
3220                 } else if (zone) {
3221                         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3222                         if (pcp->count)
3223                                 has_pcps = true;
3224                 } else {
3225                         for_each_populated_zone(z) {
3226                                 pcp = per_cpu_ptr(z->per_cpu_pageset, cpu);
3227                                 if (pcp->count) {
3228                                         has_pcps = true;
3229                                         break;
3230                                 }
3231                         }
3232                 }
3233
3234                 if (has_pcps)
3235                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3236                 else
3237                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3238         }
3239
3240         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
3241                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
3242
3243                 drain->zone = zone;
3244                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
3245                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
3246         }
3247         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
3248                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
3249
3250         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
3251 }
3252
3253 /*
3254  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
3255  *
3256  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
3257  *
3258  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
3259  */
3260 void drain_all_pages(struct zone *zone)
3261 {
3262         __drain_all_pages(zone, false);
3263 }
3264
3265 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3266
3267 /*
3268  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
3269  */
3270 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
3271
3272 void mark_free_pages(struct zone *zone)
3273 {
3274         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
3275         unsigned long flags;
3276         unsigned int order, t;
3277         struct page *page;
3278
3279         if (zone_is_empty(zone))
3280                 return;
3281
3282         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3283
3284         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
3285         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
3286                 if (pfn_valid(pfn)) {
3287                         page = pfn_to_page(pfn);
3288
3289                         if (!--page_count) {
3290                                 touch_nmi_watchdog();
3291                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
3292                         }
3293
3294                         if (page_zone(page) != zone)
3295                                 continue;
3296
3297                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
3298                                 swsusp_unset_page_free(page);
3299                 }
3300
3301         for_each_migratetype_order(order, t) {
3302                 list_for_each_entry(page,
3303                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
3304                         unsigned long i;
3305
3306                         pfn = page_to_pfn(page);
3307                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
3308                                 if (!--page_count) {
3309                                         touch_nmi_watchdog();
3310                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
3311                                 }
3312                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
3313                         }
3314                 }
3315         }
3316         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3317 }
3318 #endif /* CONFIG_PM */
3319
3320 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn,
3321                                                         unsigned int order)
3322 {
3323         int migratetype;
3324
3325         if (!free_pcp_prepare(page, order))
3326                 return false;
3327
3328         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
3329         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
3330         return true;
3331 }
3332
3333 static int nr_pcp_free(struct per_cpu_pages *pcp, int high, int batch,
3334                        bool free_high)
3335 {
3336         int min_nr_free, max_nr_free;
3337
3338         /* Free everything if batch freeing high-order pages. */
3339         if (unlikely(free_high))
3340                 return pcp->count;
3341
3342         /* Check for PCP disabled or boot pageset */
3343         if (unlikely(high < batch))
3344                 return 1;
3345
3346         /* Leave at least pcp->batch pages on the list */
3347         min_nr_free = batch;
3348         max_nr_free = high - batch;
3349
3350         /*
3351          * Double the number of pages freed each time there is subsequent
3352          * freeing of pages without any allocation.
3353          */
3354         batch <<= pcp->free_factor;
3355         if (batch < max_nr_free)
3356                 pcp->free_factor++;
3357         batch = clamp(batch, min_nr_free, max_nr_free);
3358
3359         return batch;
3360 }
3361
3362 static int nr_pcp_high(struct per_cpu_pages *pcp, struct zone *zone,
3363                        bool free_high)
3364 {
3365         int high = READ_ONCE(pcp->high);
3366
3367         if (unlikely(!high || free_high))
3368                 return 0;
3369
3370         if (!test_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags))
3371                 return high;
3372
3373         /*
3374          * If reclaim is active, limit the number of pages that can be
3375          * stored on pcp lists
3376          */
3377         return min(READ_ONCE(pcp->batch) << 2, high);
3378 }
3379
3380 static void free_unref_page_commit(struct page *page, int migratetype,
3381                                    unsigned int order)
3382 {
3383         struct zone *zone = page_zone(page);
3384         struct per_cpu_pages *pcp;
3385         int high;
3386         int pindex;
3387         bool free_high;
3388
3389         __count_vm_event(PGFREE);
3390         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
3391         pindex = order_to_pindex(migratetype, order);
3392         list_add(&page->lru, &pcp->lists[pindex]);
3393         pcp->count += 1 << order;
3394
3395         /*
3396          * As high-order pages other than THP's stored on PCP can contribute
3397          * to fragmentation, limit the number stored when PCP is heavily
3398          * freeing without allocation. The remainder after bulk freeing
3399          * stops will be drained from vmstat refresh context.
3400          */
3401         free_high = (pcp->free_factor && order && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3402
3403         high = nr_pcp_high(pcp, zone, free_high);
3404         if (pcp->count >= high) {
3405                 int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3406
3407                 free_pcppages_bulk(zone, nr_pcp_free(pcp, high, batch, free_high), pcp, pindex);
3408         }
3409 }
3410
3411 /*
3412  * Free a pcp page
3413  */
3414 void free_unref_page(struct page *page, unsigned int order)
3415 {
3416         unsigned long flags;
3417         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3418         int migratetype;
3419
3420         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, order))
3421                 return;
3422
3423         /*
3424          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
3425          * Place ISOLATE pages on the isolated list because they are being
3426          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
3427          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
3428          * excessively into the page allocator
3429          */
3430         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3431         if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES)) {
3432                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3433                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype, FPI_NONE);
3434                         return;
3435                 }
3436                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3437         }
3438
3439         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3440         free_unref_page_commit(page, migratetype, order);
3441         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3442 }
3443
3444 /*
3445  * Free a list of 0-order pages
3446  */
3447 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3448 {
3449         struct page *page, *next;
3450         unsigned long flags;
3451         int batch_count = 0;
3452         int migratetype;
3453
3454         /* Prepare pages for freeing */
3455         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3456                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3457                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, 0)) {
3458                         list_del(&page->lru);
3459                         continue;
3460                 }
3461
3462                 /*
3463                  * Free isolated pages directly to the allocator, see
3464                  * comment in free_unref_page.
3465                  */
3466                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3467                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3468                         list_del(&page->lru);
3469                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, 0, migratetype, FPI_NONE);
3470                         continue;
3471                 }
3472         }
3473
3474         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3475         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3476                 /*
3477                  * Non-isolated types over MIGRATE_PCPTYPES get added
3478                  * to the MIGRATE_MOVABLE pcp list.
3479                  */
3480                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3481                 if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES))
3482                         migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3483
3484                 trace_mm_page_free_batched(page);
3485                 free_unref_page_commit(page, migratetype, 0);
3486
3487                 /*
3488                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
3489                  * a large list of pages to free.
3490                  */
3491                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3492                         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3493                         batch_count = 0;
3494                         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3495                 }
3496         }
3497         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3498 }
3499
3500 /*
3501  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3502  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3503  * Each sub-page must be freed individually.
3504  *
3505  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3506  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3507  */
3508 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3509 {
3510         int i;
3511
3512         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3513         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3514
3515         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3516                 set_page_refcounted(page + i);
3517         split_page_owner(page, 1 << order);
3518         split_page_memcg(page, 1 << order);
3519 }
3520 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3521
3522 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3523 {
3524         unsigned long watermark;
3525         struct zone *zone;
3526         int mt;
3527
3528         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3529
3530         zone = page_zone(page);
3531         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3532
3533         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3534                 /*
3535                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3536                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3537                  * watermark, because we already know our high-order page
3538                  * exists.
3539                  */
3540                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3541                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3542                         return 0;
3543
3544                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3545         }
3546
3547         /* Remove page from free list */
3548
3549         del_page_from_free_list(page, zone, order);
3550
3551         /*
3552          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3553          * pageblock
3554          */
3555         if (order >= pageblock_order - 1) {
3556                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3557                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3558                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3559                         /*
3560                          * Only change normal pageblocks (i.e., they can merge
3561                          * with others)
3562                          */
3563                         if (migratetype_is_mergeable(mt))
3564                                 set_pageblock_migratetype(page,
3565                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3566                 }
3567         }
3568
3569
3570         return 1UL << order;
3571 }
3572
3573 /**
3574  * __putback_isolated_page - Return a now-isolated page back where we got it
3575  * @page: Page that was isolated
3576  * @order: Order of the isolated page
3577  * @mt: The page's pageblock's migratetype
3578  *
3579  * This function is meant to return a page pulled from the free lists via
3580  * __isolate_free_page back to the free lists they were pulled from.
3581  */
3582 void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order, int mt)
3583 {
3584         struct zone *zone = page_zone(page);
3585
3586         /* zone lock should be held when this function is called */
3587         lockdep_assert_held(&zone->lock);
3588
3589         /* Return isolated page to tail of freelist. */
3590         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt,
3591                         FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY | FPI_TO_TAIL);
3592 }
3593
3594 /*
3595  * Update NUMA hit/miss statistics
3596  *
3597  * Must be called with interrupts disabled.
3598  */
3599 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
3600                                    long nr_account)
3601 {
3602 #ifdef CONFIG_NUMA
3603         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3604
3605         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3606         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3607                 return;
3608
3609         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3610                 local_stat = NUMA_OTHER;
3611
3612         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3613                 __count_numa_events(z, NUMA_HIT, nr_account);
3614         else {
3615                 __count_numa_events(z, NUMA_MISS, nr_account);
3616                 __count_numa_events(preferred_zone, NUMA_FOREIGN, nr_account);
3617         }
3618         __count_numa_events(z, local_stat, nr_account);
3619 #endif
3620 }
3621
3622 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3623 static inline
3624 struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, unsigned int order,
3625                         int migratetype,
3626                         unsigned int alloc_flags,
3627                         struct per_cpu_pages *pcp,
3628                         struct list_head *list)
3629 {
3630         struct page *page;
3631
3632         do {
3633                 if (list_empty(list)) {
3634                         int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3635                         int alloced;
3636
3637                         /*
3638                          * Scale batch relative to order if batch implies
3639                          * free pages can be stored on the PCP. Batch can
3640                          * be 1 for small zones or for boot pagesets which
3641                          * should never store free pages as the pages may
3642                          * belong to arbitrary zones.
3643                          */
3644                         if (batch > 1)
3645                                 batch = max(batch >> order, 2);
3646                         alloced = rmqueue_bulk(zone, order,
3647                                         batch, list,
3648                                         migratetype, alloc_flags);
3649
3650                         pcp->count += alloced << order;
3651                         if (unlikely(list_empty(list)))
3652                                 return NULL;
3653                 }
3654
3655                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3656                 list_del(&page->lru);
3657                 pcp->count -= 1 << order;
3658         } while (check_new_pcp(page, order));
3659
3660         return page;
3661 }
3662
3663 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3664 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3665                         struct zone *zone, unsigned int order,
3666                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3667                         unsigned int alloc_flags)
3668 {
3669         struct per_cpu_pages *pcp;
3670         struct list_head *list;
3671         struct page *page;
3672         unsigned long flags;
3673
3674         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
3675
3676         /*
3677          * On allocation, reduce the number of pages that are batch freed.
3678          * See nr_pcp_free() where free_factor is increased for subsequent
3679          * frees.
3680          */
3681         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
3682         pcp->free_factor >>= 1;
3683         list = &pcp->lists[order_to_pindex(migratetype, order)];
3684         page = __rmqueue_pcplist(zone, order, migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3685         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
3686         if (page) {
3687                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1);
3688                 zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3689         }
3690         return page;
3691 }
3692
3693 /*
3694  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3695  */
3696 static inline
3697 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3698                         struct zone *zone, unsigned int order,
3699                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3700                         int migratetype)
3701 {
3702         unsigned long flags;
3703         struct page *page;
3704
3705         if (likely(pcp_allowed_order(order))) {
3706                 /*
3707                  * MIGRATE_MOVABLE pcplist could have the pages on CMA area and
3708                  * we need to skip it when CMA area isn't allowed.
3709                  */
3710                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA) || alloc_flags & ALLOC_CMA ||
3711                                 migratetype != MIGRATE_MOVABLE) {
3712                         page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3713                                         gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3714                         goto out;
3715                 }
3716         }
3717
3718         /*
3719          * We most definitely don't want callers attempting to
3720          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3721          */
3722         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3723
3724         do {
3725                 page = NULL;
3726                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3727                 /*
3728                  * order-0 request can reach here when the pcplist is skipped
3729                  * due to non-CMA allocation context. HIGHATOMIC area is
3730                  * reserved for high-order atomic allocation, so order-0
3731                  * request should skip it.
3732                  */
3733                 if (order > 0 && alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3734                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3735                         if (page)
3736                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3737                 }
3738                 if (!page) {
3739                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3740                         if (!page)
3741                                 goto failed;
3742                 }
3743                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3744                                           get_pcppage_migratetype(page));
3745                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3746         } while (check_new_pages(page, order));
3747
3748         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3749         zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3750
3751 out:
3752         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3753         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3754                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3755                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3756         }
3757
3758         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3759         return page;
3760
3761 failed:
3762         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3763         return NULL;
3764 }
3765
3766 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3767
3768 static struct {
3769         struct fault_attr attr;
3770
3771         bool ignore_gfp_highmem;
3772         bool ignore_gfp_reclaim;
3773         u32 min_order;
3774 } fail_page_alloc = {
3775         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3776         .ignore_gfp_reclaim = true,
3777         .ignore_gfp_highmem = true,
3778         .min_order = 1,
3779 };
3780
3781 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3782 {
3783         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3784 }
3785 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3786
3787 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3788 {
3789         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3790                 return false;
3791         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3792                 return false;
3793         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3794                 return false;
3795         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3796                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3797                 return false;
3798
3799         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3800 }
3801
3802 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3803
3804 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3805 {
3806         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3807         struct dentry *dir;
3808
3809         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3810                                         &fail_page_alloc.attr);
3811
3812         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3813                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3814         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3815                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3816         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3817
3818         return 0;
3819 }
3820
3821 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3822
3823 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3824
3825 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3826
3827 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3828 {
3829         return false;
3830 }
3831
3832 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3833
3834 noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3835 {
3836         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3837 }
3838 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3839
3840 static inline long __zone_watermark_unusable_free(struct zone *z,
3841                                 unsigned int order, unsigned int alloc_flags)
3842 {
3843         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3844         long unusable_free = (1 << order) - 1;
3845
3846         /*
3847          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3848          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3849          * atomic reserve but it avoids a search.
3850          */
3851         if (likely(!alloc_harder))
3852                 unusable_free += z->nr_reserved_highatomic;
3853
3854 #ifdef CONFIG_CMA
3855         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3856         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3857                 unusable_free += zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3858 #endif
3859
3860         return unusable_free;
3861 }
3862
3863 /*
3864  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3865  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3866  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3867  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3868  */
3869 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3870                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
3871                          long free_pages)
3872 {
3873         long min = mark;
3874         int o;
3875         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3876
3877         /* free_pages may go negative - that's OK */
3878         free_pages -= __zone_watermark_unusable_free(z, order, alloc_flags);
3879
3880         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3881                 min -= min / 2;
3882
3883         if (unlikely(alloc_harder)) {
3884                 /*
3885                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3886                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3887                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3888                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3889                  */
3890                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3891                         min -= min / 2;
3892                 else
3893                         min -= min / 4;
3894         }
3895
3896         /*
3897          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3898          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3899          * even if a suitable page happened to be free.
3900          */
3901         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3902                 return false;
3903
3904         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3905         if (!order)
3906                 return true;
3907
3908         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3909         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3910                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3911                 int mt;
3912
3913                 if (!area->nr_free)
3914                         continue;
3915
3916                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3917                         if (!free_area_empty(area, mt))
3918                                 return true;
3919                 }
3920
3921 #ifdef CONFIG_CMA
3922                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3923                     !free_area_empty(area, MIGRATE_CMA)) {
3924                         return true;
3925                 }
3926 #endif
3927                 if (alloc_harder && !free_area_empty(area, MIGRATE_HIGHATOMIC))
3928                         return true;
3929         }
3930         return false;
3931 }
3932
3933 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3934                       int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags)
3935 {
3936         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3937                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3938 }
3939
3940 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3941                                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
3942                                 unsigned int alloc_flags, gfp_t gfp_mask)
3943 {
3944         long free_pages;
3945
3946         free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3947
3948         /*
3949          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3950          * need to be calculated.
3951          */
3952         if (!order) {
3953                 long fast_free;
3954
3955                 fast_free = free_pages;
3956                 fast_free -= __zone_watermark_unusable_free(z, 0, alloc_flags);
3957                 if (fast_free > mark + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3958                         return true;
3959         }
3960
3961         if (__zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3962                                         free_pages))
3963                 return true;
3964         /*
3965          * Ignore watermark boosting for GFP_ATOMIC order-0 allocations
3966          * when checking the min watermark. The min watermark is the
3967          * point where boosting is ignored so that kswapd is woken up
3968          * when below the low watermark.
3969          */
3970         if (unlikely(!order && (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) && z->watermark_boost
3971                 && ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == WMARK_MIN))) {
3972                 mark = z->_watermark[WMARK_MIN];
3973                 return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx,
3974                                         alloc_flags, free_pages);
3975         }
3976
3977         return false;
3978 }
3979
3980 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3981                         unsigned long mark, int highest_zoneidx)
3982 {
3983         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3984
3985         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3986                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3987
3988         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, 0,
3989                                                                 free_pages);
3990 }
3991
3992 #ifdef CONFIG_NUMA
3993 int __read_mostly node_reclaim_distance = RECLAIM_DISTANCE;
3994
3995 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3996 {
3997         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3998                                 node_reclaim_distance;
3999 }
4000 #else   /* CONFIG_NUMA */
4001 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
4002 {
4003         return true;
4004 }
4005 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4006
4007 /*
4008  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
4009  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
4010  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
4011  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
4012  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
4013  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
4014  */
4015 static inline unsigned int
4016 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
4017 {
4018         unsigned int alloc_flags;
4019
4020         /*
4021          * __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4022          * to save a branch.
4023          */
4024         alloc_flags = (__force int) (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM);
4025
4026 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
4027         if (!zone)
4028                 return alloc_flags;
4029
4030         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
4031                 return alloc_flags;
4032
4033         /*
4034          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
4035          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
4036          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
4037          */
4038         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
4039         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
4040                 return alloc_flags;
4041
4042         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
4043 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
4044         return alloc_flags;
4045 }
4046
4047 /* Must be called after current_gfp_context() which can change gfp_mask */
4048 static inline unsigned int gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_t gfp_mask,
4049                                                   unsigned int alloc_flags)
4050 {
4051 #ifdef CONFIG_CMA
4052         if (gfp_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4053                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4054 #endif
4055         return alloc_flags;
4056 }
4057
4058 /*
4059  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
4060  * a page.
4061  */
4062 static struct page *
4063 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
4064                                                 const struct alloc_context *ac)
4065 {
4066         struct zoneref *z;
4067         struct zone *zone;
4068         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
4069         bool no_fallback;
4070
4071 retry:
4072         /*
4073          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
4074          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
4075          */
4076         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
4077         z = ac->preferred_zoneref;
4078         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->highest_zoneidx,
4079                                         ac->nodemask) {
4080                 struct page *page;
4081                 unsigned long mark;
4082
4083                 if (cpusets_enabled() &&
4084                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
4085                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
4086                                 continue;
4087                 /*
4088                  * When allocating a page cache page for writing, we
4089                  * want to get it from a node that is within its dirty
4090                  * limit, such that no single node holds more than its
4091                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
4092                  * The dirty limits take into account the node's
4093                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
4094                  * should be able to balance it without having to
4095                  * write pages from its LRU list.
4096                  *
4097                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
4098                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
4099                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
4100                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
4101                  * nodes are together not big enough to reach the
4102                  * global limit.  The proper fix for these situations
4103                  * will require awareness of nodes in the
4104                  * dirty-throttling and the flusher threads.
4105                  */
4106                 if (ac->spread_dirty_pages) {
4107                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
4108                                 continue;
4109
4110                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
4111                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
4112                                 continue;
4113                         }
4114                 }
4115
4116                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
4117                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
4118                         int local_nid;
4119
4120                         /*
4121                          * If moving to a remote node, retry but allow
4122                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
4123                          * than fragmentation avoidance.
4124                          */
4125                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
4126                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
4127                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4128                                 goto retry;
4129                         }
4130                 }
4131
4132                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
4133                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
4134                                        ac->highest_zoneidx, alloc_flags,
4135                                        gfp_mask)) {
4136                         int ret;
4137
4138 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4139                         /*
4140                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
4141                          * grow this zone if it contains deferred pages.
4142                          */
4143                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4144                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4145                                         goto try_this_zone;
4146                         }
4147 #endif
4148                         /* Checked here to keep the fast path fast */
4149                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
4150                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
4151                                 goto try_this_zone;
4152
4153                         if (!node_reclaim_enabled() ||
4154                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
4155                                 continue;
4156
4157                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
4158                         switch (ret) {
4159                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
4160                                 /* did not scan */
4161                                 continue;
4162                         case NODE_RECLAIM_FULL:
4163                                 /* scanned but unreclaimable */
4164                                 continue;
4165                         default:
4166                                 /* did we reclaim enough */
4167                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
4168                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4169                                         goto try_this_zone;
4170
4171                                 continue;
4172                         }
4173                 }
4174
4175 try_this_zone:
4176                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
4177                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
4178                 if (page) {
4179                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4180
4181                         /*
4182                          * If this is a high-order atomic allocation then check
4183                          * if the pageblock should be reserved for the future
4184                          */
4185                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
4186                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
4187
4188                         return page;
4189                 } else {
4190 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4191                         /* Try again if zone has deferred pages */
4192                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
4193                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4194                                         goto try_this_zone;
4195                         }
4196 #endif
4197                 }
4198         }
4199
4200         /*
4201          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
4202          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
4203          */
4204         if (no_fallback) {
4205                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4206                 goto retry;
4207         }
4208
4209         return NULL;
4210 }
4211
4212 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
4213 {
4214         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4215
4216         /*
4217          * This documents exceptions given to allocations in certain
4218          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
4219          * of allowed nodes.
4220          */
4221         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4222                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
4223                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
4224                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4225         if (!in_task() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4226                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4227
4228         show_mem(filter, nodemask);
4229 }
4230
4231 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
4232 {
4233         struct va_format vaf;
4234         va_list args;
4235         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, 10*HZ, 1);
4236
4237         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) ||
4238              !__ratelimit(&nopage_rs) ||
4239              ((gfp_mask & __GFP_DMA) && !has_managed_dma()))
4240                 return;
4241
4242         va_start(args, fmt);
4243         vaf.fmt = fmt;
4244         vaf.va = &args;
4245         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
4246                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
4247                         nodemask_pr_args(nodemask));
4248         va_end(args);
4249
4250         cpuset_print_current_mems_allowed();
4251         pr_cont("\n");
4252         dump_stack();
4253         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
4254 }
4255
4256 static inline struct page *
4257 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4258                               unsigned int alloc_flags,
4259                               const struct alloc_context *ac)
4260 {
4261         struct page *page;
4262
4263         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4264                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
4265         /*
4266          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
4267          * are depleted
4268          */
4269         if (!page)
4270                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4271                                 alloc_flags, ac);
4272
4273         return page;
4274 }
4275
4276 static inline struct page *
4277 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4278         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
4279 {
4280         struct oom_control oc = {
4281                 .zonelist = ac->zonelist,
4282                 .nodemask = ac->nodemask,
4283                 .memcg = NULL,
4284                 .gfp_mask = gfp_mask,
4285                 .order = order,
4286         };
4287         struct page *page;
4288
4289         *did_some_progress = 0;
4290
4291         /*
4292          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
4293          * making progress for us.
4294          */
4295         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
4296                 *did_some_progress = 1;
4297                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4298                 return NULL;
4299         }
4300
4301         /*
4302          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
4303          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
4304          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
4305          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
4306          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
4307          */
4308         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
4309                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
4310                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
4311         if (page)
4312                 goto out;
4313
4314         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
4315         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
4316                 goto out;
4317         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
4318         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4319                 goto out;
4320         /*
4321          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
4322          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
4323          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
4324          * fallback than shooting a random task.
4325          *
4326          * The OOM killer may not free memory on a specific node.
4327          */
4328         if (gfp_mask & (__GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_THISNODE))
4329                 goto out;
4330         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
4331         if (ac->highest_zoneidx < ZONE_NORMAL)
4332                 goto out;
4333         if (pm_suspended_storage())
4334                 goto out;
4335         /*
4336          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
4337          * other request to make a forward progress.
4338          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
4339          * do much for this context but let's try it to at least get
4340          * access to memory reserved if the current task is killed (see
4341          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
4342          * failures more gracefully we should just bail out here.
4343          */
4344
4345         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
4346         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
4347                 *did_some_progress = 1;
4348
4349                 /*
4350                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4351                  * reserves
4352                  */
4353                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
4354                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
4355                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
4356         }
4357 out:
4358         mutex_unlock(&oom_lock);
4359         return page;
4360 }
4361
4362 /*
4363  * Maximum number of compaction retries with a progress before OOM
4364  * killer is consider as the only way to move forward.
4365  */
4366 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
4367
4368 #ifdef CONFIG_COMPACTION
4369 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
4370 static struct page *
4371 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4372                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4373                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4374 {
4375         struct page *page = NULL;
4376         unsigned long pflags;
4377         unsigned int noreclaim_flag;
4378
4379         if (!order)
4380                 return NULL;
4381
4382         psi_memstall_enter(&pflags);
4383         delayacct_compact_start();
4384         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4385
4386         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4387                                                                 prio, &page);
4388
4389         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4390         psi_memstall_leave(&pflags);
4391         delayacct_compact_end();
4392
4393         if (*compact_result == COMPACT_SKIPPED)
4394                 return NULL;
4395         /*
4396          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
4397          * count a compaction stall
4398          */
4399         count_vm_event(COMPACTSTALL);
4400
4401         /* Prep a captured page if available */
4402         if (page)
4403                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4404
4405         /* Try get a page from the freelist if available */
4406         if (!page)
4407                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4408
4409         if (page) {
4410                 struct zone *zone = page_zone(page);
4411
4412                 zone->compact_blockskip_flush = false;
4413                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
4414                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
4415                 return page;
4416         }
4417
4418         /*
4419          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
4420          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
4421          */
4422         count_vm_event(COMPACTFAIL);
4423
4424         cond_resched();
4425
4426         return NULL;
4427 }
4428
4429 static inline bool
4430 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
4431                      enum compact_result compact_result,
4432                      enum compact_priority *compact_priority,
4433                      int *compaction_retries)
4434 {
4435         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
4436         int min_priority;
4437         bool ret = false;
4438         int retries = *compaction_retries;
4439         enum compact_priority priority = *compact_priority;
4440
4441         if (!order)
4442                 return false;
4443
4444         if (fatal_signal_pending(current))
4445                 return false;
4446
4447         if (compaction_made_progress(compact_result))
4448                 (*compaction_retries)++;
4449
4450         /*
4451          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
4452          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
4453          * failure could be caused by insufficient priority
4454          */
4455         if (compaction_failed(compact_result))
4456                 goto check_priority;
4457
4458         /*
4459          * compaction was skipped because there are not enough order-0 pages
4460          * to work with, so we retry only if it looks like reclaim can help.
4461          */
4462         if (compaction_needs_reclaim(compact_result)) {
4463                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
4464                 goto out;
4465         }
4466
4467         /*
4468          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
4469          * due to locks contention before we declare that we should give up.
4470          * But the next retry should use a higher priority if allowed, so
4471          * we don't just keep bailing out endlessly.
4472          */
4473         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
4474                 goto check_priority;
4475         }
4476
4477         /*
4478          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
4479          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
4480          * killer to move on while costly can fail and users are ready
4481          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
4482          * would need much more detailed feedback from compaction to
4483          * make a better decision.
4484          */
4485         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4486                 max_retries /= 4;
4487         if (*compaction_retries <= max_retries) {
4488                 ret = true;
4489                 goto out;
4490         }
4491
4492         /*
4493          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
4494          * all retries or failed at the lower priorities.
4495          */
4496 check_priority:
4497         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
4498                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
4499
4500         if (*compact_priority > min_priority) {
4501                 (*compact_priority)--;
4502                 *compaction_retries = 0;
4503                 ret = true;
4504         }
4505 out:
4506         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
4507         return ret;
4508 }
4509 #else
4510 static inline struct page *
4511 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4512                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4513                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4514 {
4515         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
4516         return NULL;
4517 }
4518
4519 static inline bool
4520 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
4521                      enum compact_result compact_result,
4522                      enum compact_priority *compact_priority,
4523                      int *compaction_retries)
4524 {
4525         struct zone *zone;
4526         struct zoneref *z;
4527
4528         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4529                 return false;
4530
4531         /*
4532          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
4533          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
4534          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
4535          * watermarks are OK.
4536          */
4537         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4538                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4539                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
4540                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4541                         return true;
4542         }
4543         return false;
4544 }
4545 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
4546
4547 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
4548 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
4549         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
4550
4551 static bool __need_reclaim(gfp_t gfp_mask)
4552 {
4553         /* no reclaim without waiting on it */
4554         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4555                 return false;
4556
4557         /* this guy won't enter reclaim */
4558         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4559                 return false;
4560
4561         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4562                 return false;
4563
4564         return true;
4565 }
4566
4567 void __fs_reclaim_acquire(unsigned long ip)
4568 {
4569         lock_acquire_exclusive(&__fs_reclaim_map, 0, 0, NULL, ip);
4570 }
4571
4572 void __fs_reclaim_release(unsigned long ip)
4573 {
4574         lock_release(&__fs_reclaim_map, ip);
4575 }
4576
4577 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4578 {
4579         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4580
4581         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4582                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4583                         __fs_reclaim_acquire(_RET_IP_);
4584
4585 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
4586                 lock_map_acquire(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4587                 lock_map_release(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4588 #endif
4589
4590         }
4591 }
4592 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4593
4594 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4595 {
4596         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4597
4598         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4599                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4600                         __fs_reclaim_release(_RET_IP_);
4601         }
4602 }
4603 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4604 #endif
4605
4606 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4607 static unsigned long
4608 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4609                                         const struct alloc_context *ac)
4610 {
4611         unsigned int noreclaim_flag;
4612         unsigned long progress;
4613
4614         cond_resched();
4615
4616         /* We now go into synchronous reclaim */
4617         cpuset_memory_pressure_bump();
4618         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4619         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4620
4621         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4622                                                                 ac->nodemask);
4623
4624         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4625         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4626
4627         cond_resched();
4628
4629         return progress;
4630 }
4631
4632 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4633 static inline struct page *
4634 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4635                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4636                 unsigned long *did_some_progress)
4637 {
4638         struct page *page = NULL;
4639         unsigned long pflags;
4640         bool drained = false;
4641
4642         psi_memstall_enter(&pflags);
4643         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4644         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4645                 goto out;
4646
4647 retry:
4648         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4649
4650         /*
4651          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4652          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4653          * Shrink them and try again
4654          */
4655         if (!page && !drained) {
4656                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4657                 drain_all_pages(NULL);
4658                 drained = true;
4659                 goto retry;
4660         }
4661 out:
4662         psi_memstall_leave(&pflags);
4663
4664         return page;
4665 }
4666
4667 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4668                              const struct alloc_context *ac)
4669 {
4670         struct zoneref *z;
4671         struct zone *zone;
4672         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4673         enum zone_type highest_zoneidx = ac->highest_zoneidx;
4674
4675         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, highest_zoneidx,
4676                                         ac->nodemask) {
4677                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4678                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, highest_zoneidx);
4679                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4680         }
4681 }
4682
4683 static inline unsigned int
4684 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4685 {
4686         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4687
4688         /*
4689          * __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH
4690          * and __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4691          * to save two branches.
4692          */
4693         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4694         BUILD_BUG_ON(__GFP_KSWAPD_RECLAIM != (__force gfp_t) ALLOC_KSWAPD);
4695
4696         /*
4697          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4698          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4699          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4700          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4701          */
4702         alloc_flags |= (__force int)
4703                 (gfp_mask & (__GFP_HIGH | __GFP_KSWAPD_RECLAIM));
4704
4705         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4706                 /*
4707                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4708                  * if it can't schedule.
4709                  */
4710                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4711                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4712                 /*
4713                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4714                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4715                  */
4716                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4717         } else if (unlikely(rt_task(current)) && in_task())
4718                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4719
4720         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, alloc_flags);
4721
4722         return alloc_flags;
4723 }
4724
4725 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4726 {
4727         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4728                 return false;
4729
4730         /*
4731          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4732          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4733          */
4734         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4735                 return false;
4736
4737         return true;
4738 }
4739
4740 /*
4741  * Distinguish requests which really need access to full memory
4742  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4743  */
4744 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4745 {
4746         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4747                 return 0;
4748         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4749                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4750         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4751                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4752         if (!in_interrupt()) {
4753                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4754                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4755                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4756                         return ALLOC_OOM;
4757         }
4758
4759         return 0;
4760 }
4761
4762 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4763 {
4764         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4765 }
4766
4767 /*
4768  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4769  * for the given allocation request.
4770  *
4771  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4772  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4773  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4774  *
4775  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4776  */
4777 static inline bool
4778 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4779                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4780                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4781 {
4782         struct zone *zone;
4783         struct zoneref *z;
4784         bool ret = false;
4785
4786         /*
4787          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4788          * their order will become available due to high fragmentation so
4789          * always increment the no progress counter for them
4790          */
4791         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4792                 *no_progress_loops = 0;
4793         else
4794                 (*no_progress_loops)++;
4795
4796         /*
4797          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4798          * several times in the row.
4799          */
4800         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4801                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4802                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4803         }
4804
4805         /*
4806          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4807          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4808          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4809          * screwed and have to go OOM.
4810          */
4811         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4812                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4813                 unsigned long available;
4814                 unsigned long reclaimable;
4815                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4816                 bool wmark;
4817
4818                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4819                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4820
4821                 /*
4822                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4823                  * reclaimable pages?
4824                  */
4825                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4826                                 ac->highest_zoneidx, alloc_flags, available);
4827                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4828                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4829                 if (wmark) {
4830                         ret = true;
4831                         break;
4832                 }
4833         }
4834
4835         /*
4836          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4837          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4838          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4839          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4840          * here rather than calling cond_resched().
4841          */
4842         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4843                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4844         else
4845                 cond_resched();
4846         return ret;
4847 }
4848
4849 static inline bool
4850 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4851 {
4852         /*
4853          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4854          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4855          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4856          * such a way the check therein was true, and then it became false
4857          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4858          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4859          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4860          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4861          * caller can deal with a violated nodemask.
4862          */
4863         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4864                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4865                 ac->nodemask = NULL;
4866                 return true;
4867         }
4868
4869         /*
4870          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4871          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4872          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4873          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4874          * retry.
4875          */
4876         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4877                 return true;
4878
4879         return false;
4880 }
4881
4882 static inline struct page *
4883 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4884                                                 struct alloc_context *ac)
4885 {
4886         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4887         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4888         struct page *page = NULL;
4889         unsigned int alloc_flags;
4890         unsigned long did_some_progress;
4891         enum compact_priority compact_priority;
4892         enum compact_result compact_result;
4893         int compaction_retries;
4894         int no_progress_loops;
4895         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4896         int reserve_flags;
4897
4898         /*
4899          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4900          * callers that are not in atomic context.
4901          */
4902         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4903                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4904                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4905
4906 retry_cpuset:
4907         compaction_retries = 0;
4908         no_progress_loops = 0;
4909         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4910         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4911
4912         /*
4913          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4914          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4915          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4916          */
4917         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4918
4919         /*
4920          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4921          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4922          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4923          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4924          */
4925         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4926                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
4927         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4928                 goto nopage;
4929
4930         /*
4931          * Check for insane configurations where the cpuset doesn't contain
4932          * any suitable zone to satisfy the request - e.g. non-movable
4933          * GFP_HIGHUSER allocations from MOVABLE nodes only.
4934          */
4935         if (cpusets_insane_config() && (gfp_mask & __GFP_HARDWALL)) {
4936                 struct zoneref *z = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4937                                         ac->highest_zoneidx,
4938                                         &cpuset_current_mems_allowed);
4939                 if (!z->zone)
4940                         goto nopage;
4941         }
4942
4943         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4944                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4945
4946         /*
4947          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4948          * that first
4949          */
4950         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4951         if (page)
4952                 goto got_pg;
4953
4954         /*
4955          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4956          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4957          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4958          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4959          * same migratetype.
4960          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4961          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4962          */
4963         if (can_direct_reclaim &&
4964                         (costly_order ||
4965                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4966                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4967                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4968                                                 alloc_flags, ac,
4969                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4970                                                 &compact_result);
4971                 if (page)
4972                         goto got_pg;
4973
4974                 /*
4975                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4976                  * includes some THP page fault allocations
4977                  */
4978                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4979                         /*
4980                          * If allocating entire pageblock(s) and compaction
4981                          * failed because all zones are below low watermarks
4982                          * or is prohibited because it recently failed at this
4983                          * order, fail immediately unless the allocator has
4984                          * requested compaction and reclaim retry.
4985                          *
4986                          * Reclaim is
4987                          *  - potentially very expensive because zones are far
4988                          *    below their low watermarks or this is part of very
4989                          *    bursty high order allocations,
4990                          *  - not guaranteed to help because isolate_freepages()
4991                          *    may not iterate over freed pages as part of its
4992                          *    linear scan, and
4993                          *  - unlikely to make entire pageblocks free on its
4994                          *    own.
4995                          */
4996                         if (compact_result == COMPACT_SKIPPED ||
4997                             compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4998                                 goto nopage;
4999
5000                         /*
5001                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
5002                          * sync compaction could be very expensive, so keep
5003                          * using async compaction.
5004                          */
5005                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
5006                 }
5007         }
5008
5009 retry:
5010         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
5011         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
5012                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
5013
5014         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
5015         if (reserve_flags)
5016                 alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, reserve_flags);
5017
5018         /*
5019          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
5020          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
5021          * user oriented.
5022          */
5023         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
5024                 ac->nodemask = NULL;
5025                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5026                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5027         }
5028
5029         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
5030         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
5031         if (page)
5032                 goto got_pg;
5033
5034         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
5035         if (!can_direct_reclaim)
5036                 goto nopage;
5037
5038         /* Avoid recursion of direct reclaim */
5039         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
5040                 goto nopage;
5041
5042         /* Try direct reclaim and then allocating */
5043         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5044                                                         &did_some_progress);
5045         if (page)
5046                 goto got_pg;
5047
5048         /* Try direct compaction and then allocating */
5049         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5050                                         compact_priority, &compact_result);
5051         if (page)
5052                 goto got_pg;
5053
5054         /* Do not loop if specifically requested */
5055         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
5056                 goto nopage;
5057
5058         /*
5059          * Do not retry costly high order allocations unless they are
5060          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
5061          */
5062         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
5063                 goto nopage;
5064
5065         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
5066                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
5067                 goto retry;
5068
5069         /*
5070          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
5071          * reclaim is not able to make any progress because the current
5072          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
5073          * of free memory (see __compaction_suitable)
5074          */
5075         if (did_some_progress > 0 &&
5076                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
5077                                 compact_result, &compact_priority,
5078                                 &compaction_retries))
5079                 goto retry;
5080
5081
5082         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
5083         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
5084                 goto retry_cpuset;
5085
5086         /* Reclaim has failed us, start killing things */
5087         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
5088         if (page)
5089                 goto got_pg;
5090
5091         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
5092         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
5093             (alloc_flags & ALLOC_OOM ||
5094              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
5095                 goto nopage;
5096
5097         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
5098         if (did_some_progress) {
5099                 no_progress_loops = 0;
5100                 goto retry;
5101         }
5102
5103 nopage:
5104         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
5105         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
5106                 goto retry_cpuset;
5107
5108         /*
5109          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
5110          * we always retry
5111          */
5112         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
5113                 /*
5114                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
5115                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
5116                  */
5117                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
5118                         goto fail;
5119
5120                 /*
5121                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
5122                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
5123                  * for somebody to do a work for us
5124                  */
5125                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
5126
5127                 /*
5128                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
5129                  * are not prepared for much so let's warn about these users
5130                  * so that we can identify them and convert them to something
5131                  * else.
5132                  */
5133                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
5134
5135                 /*
5136                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
5137                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
5138                  * could deplete whole memory reserves which would just make
5139                  * the situation worse
5140                  */
5141                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
5142                 if (page)
5143                         goto got_pg;
5144
5145                 cond_resched();
5146                 goto retry;
5147         }
5148 fail:
5149         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
5150                         "page allocation failure: order:%u", order);
5151 got_pg:
5152         return page;
5153 }
5154
5155 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
5156                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
5157                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_gfp,
5158                 unsigned int *alloc_flags)
5159 {
5160         ac->highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5161         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
5162         ac->nodemask = nodemask;
5163         ac->migratetype = gfp_migratetype(gfp_mask);
5164
5165         if (cpusets_enabled()) {
5166                 *alloc_gfp |= __GFP_HARDWALL;
5167                 /*
5168                  * When we are in the interrupt context, it is irrelevant
5169                  * to the current task context. It means that any node ok.
5170                  */
5171                 if (in_task() && !ac->nodemask)
5172                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5173                 else
5174                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
5175         }
5176
5177         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
5178         fs_reclaim_release(gfp_mask);
5179
5180         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
5181
5182         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
5183                 return false;
5184
5185         *alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, *alloc_flags);
5186
5187         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
5188         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
5189
5190         /*
5191          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
5192          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
5193          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
5194          */
5195         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5196                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5197
5198         return true;
5199 }
5200
5201 /*
5202  * __alloc_pages_bulk - Allocate a number of order-0 pages to a list or array
5203  * @gfp: GFP flags for the allocation
5204  * @preferred_nid: The preferred NUMA node ID to allocate from
5205  * @nodemask: Set of nodes to allocate from, may be NULL
5206  * @nr_pages: The number of pages desired on the list or array
5207  * @page_list: Optional list to store the allocated pages
5208  * @page_array: Optional array to store the pages
5209  *
5210  * This is a batched version of the page allocator that attempts to
5211  * allocate nr_pages quickly. Pages are added to page_list if page_list
5212  * is not NULL, otherwise it is assumed that the page_array is valid.
5213  *
5214  * For lists, nr_pages is the number of pages that should be allocated.
5215  *
5216  * For arrays, only NULL elements are populated with pages and nr_pages
5217  * is the maximum number of pages that will be stored in the array.
5218  *
5219  * Returns the number of pages on the list or array.
5220  */
5221 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
5222                         nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
5223                         struct list_head *page_list,
5224                         struct page **page_array)
5225 {
5226         struct page *page;
5227         unsigned long flags;
5228         struct zone *zone;
5229         struct zoneref *z;
5230         struct per_cpu_pages *pcp;
5231         struct list_head *pcp_list;
5232         struct alloc_context ac;
5233         gfp_t alloc_gfp;
5234         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5235         int nr_populated = 0, nr_account = 0;
5236
5237         /*
5238          * Skip populated array elements to determine if any pages need
5239          * to be allocated before disabling IRQs.
5240          */
5241         while (page_array && nr_populated < nr_pages && page_array[nr_populated])
5242                 nr_populated++;
5243
5244         /* No pages requested? */
5245         if (unlikely(nr_pages <= 0))
5246                 goto out;
5247
5248         /* Already populated array? */
5249         if (unlikely(page_array && nr_pages - nr_populated == 0))
5250                 goto out;
5251
5252         /* Bulk allocator does not support memcg accounting. */
5253         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT))
5254                 goto failed;
5255
5256         /* Use the single page allocator for one page. */
5257         if (nr_pages - nr_populated == 1)
5258                 goto failed;
5259
5260 #ifdef CONFIG_PAGE_OWNER
5261         /*
5262          * PAGE_OWNER may recurse into the allocator to allocate space to
5263          * save the stack with pagesets.lock held. Releasing/reacquiring
5264          * removes much of the performance benefit of bulk allocation so
5265          * force the caller to allocate one page at a time as it'll have
5266          * similar performance to added complexity to the bulk allocator.
5267          */
5268         if (static_branch_unlikely(&page_owner_inited))
5269                 goto failed;
5270 #endif
5271
5272         /* May set ALLOC_NOFRAGMENT, fragmentation will return 1 page. */
5273         gfp &= gfp_allowed_mask;
5274         alloc_gfp = gfp;
5275         if (!prepare_alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_gfp, &alloc_flags))
5276                 goto out;
5277         gfp = alloc_gfp;
5278
5279         /* Find an allowed local zone that meets the low watermark. */
5280         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac.zonelist, ac.highest_zoneidx, ac.nodemask) {
5281                 unsigned long mark;
5282
5283                 if (cpusets_enabled() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
5284                     !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp)) {
5285                         continue;
5286                 }
5287
5288                 if (nr_online_nodes > 1 && zone != ac.preferred_zoneref->zone &&
5289                     zone_to_nid(zone) != zone_to_nid(ac.preferred_zoneref->zone)) {
5290                         goto failed;
5291                 }
5292
5293                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) + nr_pages;
5294                 if (zone_watermark_fast(zone, 0,  mark,
5295                                 zonelist_zone_idx(ac.preferred_zoneref),
5296                                 alloc_flags, gfp)) {
5297                         break;
5298                 }
5299         }
5300
5301         /*
5302          * If there are no allowed local zones that meets the watermarks then
5303          * try to allocate a single page and reclaim if necessary.
5304          */
5305         if (unlikely(!zone))
5306                 goto failed;
5307
5308         /* Attempt the batch allocation */
5309         local_lock_irqsave(&pagesets.lock, flags);
5310         pcp = this_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset);
5311         pcp_list = &pcp->lists[order_to_pindex(ac.migratetype, 0)];
5312
5313         while (nr_populated < nr_pages) {
5314
5315                 /* Skip existing pages */
5316                 if (page_array && page_array[nr_populated]) {
5317                         nr_populated++;
5318                         continue;
5319                 }
5320
5321                 page = __rmqueue_pcplist(zone, 0, ac.migratetype, alloc_flags,
5322                                                                 pcp, pcp_list);
5323                 if (unlikely(!page)) {
5324                         /* Try and get at least one page */
5325                         if (!nr_populated)
5326                                 goto failed_irq;
5327                         break;
5328                 }
5329                 nr_account++;
5330
5331                 prep_new_page(page, 0, gfp, 0);
5332                 if (page_list)
5333                         list_add(&page->lru, page_list);
5334                 else
5335                         page_array[nr_populated] = page;
5336                 nr_populated++;
5337         }
5338
5339         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
5340
5341         __count_zid_vm_events(PGALLOC, zone_idx(zone), nr_account);
5342         zone_statistics(ac.preferred_zoneref->zone, zone, nr_account);
5343
5344 out:
5345         return nr_populated;
5346
5347 failed_irq:
5348         local_unlock_irqrestore(&pagesets.lock, flags);
5349
5350 failed:
5351         page = __alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask);
5352         if (page) {
5353                 if (page_list)
5354                         list_add(&page->lru, page_list);
5355                 else
5356                         page_array[nr_populated] = page;
5357                 nr_populated++;
5358         }
5359
5360         goto out;
5361 }
5362 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_pages_bulk);
5363
5364 /*
5365  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
5366  */
5367 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5368                                                         nodemask_t *nodemask)
5369 {
5370         struct page *page;
5371         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5372         gfp_t alloc_gfp; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
5373         struct alloc_context ac = { };
5374
5375         /*
5376          * There are several places where we assume that the order value is sane
5377          * so bail out early if the request is out of bound.
5378          */
5379         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
5380                 WARN_ON_ONCE(!(gfp & __GFP_NOWARN));
5381                 return NULL;
5382         }
5383
5384         gfp &= gfp_allowed_mask;
5385         /*
5386          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
5387          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
5388          * from a particular context which has been marked by
5389          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}. And PF_MEMALLOC_PIN which ensures
5390          * movable zones are not used during allocation.
5391          */
5392         gfp = current_gfp_context(gfp);
5393         alloc_gfp = gfp;
5394         if (!prepare_alloc_pages(gfp, order, preferred_nid, nodemask, &ac,
5395                         &alloc_gfp, &alloc_flags))
5396                 return NULL;
5397
5398         /*
5399          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
5400          * memory until all local zones are considered.
5401          */
5402         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp);
5403
5404         /* First allocation attempt */
5405         page = get_page_from_freelist(alloc_gfp, order, alloc_flags, &ac);
5406         if (likely(page))
5407                 goto out;
5408
5409         alloc_gfp = gfp;
5410         ac.spread_dirty_pages = false;
5411
5412         /*
5413          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
5414          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
5415          */
5416         ac.nodemask = nodemask;
5417
5418         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_gfp, order, &ac);
5419
5420 out:
5421         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp & __GFP_ACCOUNT) && page &&
5422             unlikely(__memcg_kmem_charge_page(page, gfp, order) != 0)) {
5423                 __free_pages(page, order);
5424                 page = NULL;
5425         }
5426
5427         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_gfp, ac.migratetype);
5428
5429         return page;
5430 }
5431 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
5432
5433 struct folio *__folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5434                 nodemask_t *nodemask)
5435 {
5436         struct page *page = __alloc_pages(gfp | __GFP_COMP, order,
5437                         preferred_nid, nodemask);
5438
5439         if (page && order > 1)
5440                 prep_transhuge_page(page);
5441         return (struct folio *)page;
5442 }
5443 EXPORT_SYMBOL(__folio_alloc);
5444
5445 /*
5446  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
5447  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
5448  * you need to access high mem.
5449  */
5450 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
5451 {
5452         struct page *page;
5453
5454         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
5455         if (!page)
5456                 return 0;
5457         return (unsigned long) page_address(page);
5458 }
5459 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
5460
5461 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
5462 {
5463         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
5464 }
5465 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
5466
5467 /**
5468  * __free_pages - Free pages allocated with alloc_pages().
5469  * @page: The page pointer returned from alloc_pages().
5470  * @order: The order of the allocation.
5471  *
5472  * This function can free multi-page allocations that are not compound
5473  * pages.  It does not check that the @order passed in matches that of
5474  * the allocation, so it is easy to leak memory.  Freeing more memory
5475  * than was allocated will probably emit a warning.
5476  *
5477  * If the last reference to this page is speculative, it will be released
5478  * by put_page() which only frees the first page of a non-compound
5479  * allocation.  To prevent the remaining pages from being leaked, we free
5480  * the subsequent pages here.  If you want to use the page's reference
5481  * count to decide when to free the allocation, you should allocate a
5482  * compound page, and use put_page() instead of __free_pages().
5483  *
5484  * Context: May be called in interrupt context or while holding a normal
5485  * spinlock, but not in NMI context or while holding a raw spinlock.
5486  */
5487 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
5488 {
5489         if (put_page_testzero(page))
5490                 free_the_page(page, order);
5491         else if (!PageHead(page))
5492                 while (order-- > 0)
5493                         free_the_page(page + (1 << order), order);
5494 }
5495 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
5496
5497 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
5498 {
5499         if (addr != 0) {
5500                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
5501                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
5502         }
5503 }
5504
5505 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
5506
5507 /*
5508  * Page Fragment:
5509  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
5510  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
5511  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
5512  *
5513  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
5514  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
5515  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
5516  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
5517  */
5518 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
5519                                              gfp_t gfp_mask)
5520 {
5521         struct page *page = NULL;
5522         gfp_t gfp = gfp_mask;
5523
5524 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5525         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
5526                     __GFP_NOMEMALLOC;
5527         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
5528                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
5529         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
5530 #endif
5531         if (unlikely(!page))
5532                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
5533
5534         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
5535
5536         return page;
5537 }
5538
5539 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
5540 {
5541         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
5542
5543         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
5544                 free_the_page(page, compound_order(page));
5545 }
5546 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
5547
5548 void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
5549                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
5550                       unsigned int align_mask)
5551 {
5552         unsigned int size = PAGE_SIZE;
5553         struct page *page;
5554         int offset;
5555
5556         if (unlikely(!nc->va)) {
5557 refill:
5558                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
5559                 if (!page)
5560                         return NULL;
5561
5562 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5563                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5564                 size = nc->size;
5565 #endif
5566                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
5567                  * This would break get_page_unless_zero() users.
5568                  */
5569                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
5570
5571                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5572                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
5573                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5574                 nc->offset = size;
5575         }
5576
5577         offset = nc->offset - fragsz;
5578         if (unlikely(offset < 0)) {
5579                 page = virt_to_page(nc->va);
5580
5581                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
5582                         goto refill;
5583
5584                 if (unlikely(nc->pfmemalloc)) {
5585                         free_the_page(page, compound_order(page));
5586                         goto refill;
5587                 }
5588
5589 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5590                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5591                 size = nc->size;
5592 #endif
5593                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
5594                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
5595
5596                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5597                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5598                 offset = size - fragsz;
5599         }
5600
5601         nc->pagecnt_bias--;
5602         offset &= align_mask;
5603         nc->offset = offset;
5604
5605         return nc->va + offset;
5606 }
5607 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc_align);
5608
5609 /*
5610  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
5611  */
5612 void page_frag_free(void *addr)
5613 {
5614         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
5615
5616         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
5617                 free_the_page(page, compound_order(page));
5618 }
5619 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
5620
5621 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
5622                 size_t size)
5623 {
5624         if (addr) {
5625                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
5626                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
5627
5628                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
5629                 while (used < alloc_end) {
5630                         free_page(used);
5631                         used += PAGE_SIZE;
5632                 }
5633         }
5634         return (void *)addr;
5635 }
5636
5637 /**
5638  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
5639  * @size: the number of bytes to allocate
5640  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5641  *
5642  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
5643  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
5644  * allocate memory in power-of-two pages.
5645  *
5646  * This function is also limited by MAX_ORDER.
5647  *
5648  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
5649  *
5650  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5651  */
5652 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
5653 {
5654         unsigned int order = get_order(size);
5655         unsigned long addr;
5656
5657         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5658                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5659
5660         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
5661         return make_alloc_exact(addr, order, size);
5662 }
5663 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
5664
5665 /**
5666  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
5667  *                         pages on a node.
5668  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
5669  * @size: the number of bytes to allocate
5670  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5671  *
5672  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
5673  * back.
5674  *
5675  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5676  */
5677 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
5678 {
5679         unsigned int order = get_order(size);
5680         struct page *p;
5681
5682         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5683                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5684
5685         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
5686         if (!p)
5687                 return NULL;
5688         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
5689 }
5690
5691 /**
5692  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
5693  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
5694  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
5695  *
5696  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
5697  */
5698 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
5699 {
5700         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
5701         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
5702
5703         while (addr < end) {
5704                 free_page(addr);
5705                 addr += PAGE_SIZE;
5706         }
5707 }
5708 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
5709
5710 /**
5711  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
5712  * @offset: The zone index of the highest zone
5713  *
5714  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
5715  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
5716  * zone, the number of pages is calculated as:
5717  *
5718  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
5719  *
5720  * Return: number of pages beyond high watermark.
5721  */
5722 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
5723 {
5724         struct zoneref *z;
5725         struct zone *zone;
5726
5727         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
5728         unsigned long sum = 0;
5729
5730         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
5731
5732         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
5733                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
5734                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
5735                 if (size > high)
5736                         sum += size - high;
5737         }
5738
5739         return sum;
5740 }
5741
5742 /**
5743  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
5744  *
5745  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
5746  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
5747  *
5748  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
5749  * ZONE_NORMAL.
5750  */
5751 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
5752 {
5753         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
5754 }
5755 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
5756
5757 static inline void show_node(struct zone *zone)
5758 {
5759         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5760                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5761 }
5762
5763 long si_mem_available(void)
5764 {
5765         long available;
5766         unsigned long pagecache;
5767         unsigned long wmark_low = 0;
5768         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5769         unsigned long reclaimable;
5770         struct zone *zone;
5771         int lru;
5772
5773         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5774                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5775
5776         for_each_zone(zone)
5777                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5778
5779         /*
5780          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5781          * without causing swapping.
5782          */
5783         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5784
5785         /*
5786          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5787          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
5788          * low watermark worth of cache, needs to stay.
5789          */
5790         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5791         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5792         available += pagecache;
5793
5794         /*
5795          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5796          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5797          * low watermark.
5798          */
5799         reclaimable = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
5800                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5801         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5802
5803         if (available < 0)
5804                 available = 0;
5805         return available;
5806 }
5807 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5808
5809 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5810 {
5811         val->totalram = totalram_pages();
5812         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5813         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5814         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5815         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5816         val->freehigh = nr_free_highpages();
5817         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5818 }
5819
5820 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5821
5822 #ifdef CONFIG_NUMA
5823 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5824 {
5825         int zone_type;          /* needs to be signed */
5826         unsigned long managed_pages = 0;
5827         unsigned long managed_highpages = 0;
5828         unsigned long free_highpages = 0;
5829         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5830
5831         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5832                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5833         val->totalram = managed_pages;
5834         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5835         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5836 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5837         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5838                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5839
5840                 if (is_highmem(zone)) {
5841                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5842                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5843                 }
5844         }
5845         val->totalhigh = managed_highpages;
5846         val->freehigh = free_highpages;
5847 #else
5848         val->totalhigh = managed_highpages;
5849         val->freehigh = free_highpages;
5850 #endif
5851         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5852 }
5853 #endif
5854
5855 /*
5856  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5857  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5858  */
5859 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5860 {
5861         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5862                 return false;
5863
5864         /*
5865          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5866          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5867          * have to be precise here.
5868          */
5869         if (!nodemask)
5870                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5871
5872         return !node_isset(nid, *nodemask);
5873 }
5874
5875 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5876
5877 static void show_migration_types(unsigned char type)
5878 {
5879         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5880                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5881                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5882                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5883                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5884 #ifdef CONFIG_CMA
5885                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5886 #endif
5887 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5888                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5889 #endif
5890         };
5891         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5892         char *p = tmp;
5893         int i;
5894
5895         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5896                 if (type & (1 << i))
5897                         *p++ = types[i];
5898         }
5899
5900         *p = '\0';
5901         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5902 }
5903
5904 /*
5905  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5906  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5907  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5908  *
5909  * Bits in @filter:
5910  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5911  *   cpuset.
5912  */
5913 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5914 {
5915         unsigned long free_pcp = 0;
5916         int cpu;
5917         struct zone *zone;
5918         pg_data_t *pgdat;
5919
5920         for_each_populated_zone(zone) {
5921                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5922                         continue;
5923
5924                 for_each_online_cpu(cpu)
5925                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
5926         }
5927
5928         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5929                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5930                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu\n"
5931                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5932                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5933                 " kernel_misc_reclaimable:%lu\n"
5934                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5935                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5936                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5937                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5938                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5939                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5940                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5941                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5942                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5943                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5944                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B),
5945                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B),
5946                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5947                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5948                 global_node_page_state(NR_PAGETABLE),
5949                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5950                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE),
5951                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5952                 free_pcp,
5953                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5954
5955         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5956                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5957                         continue;
5958
5959                 printk("Node %d"
5960                         " active_anon:%lukB"
5961                         " inactive_anon:%lukB"
5962                         " active_file:%lukB"
5963                         " inactive_file:%lukB"
5964                         " unevictable:%lukB"
5965                         " isolated(anon):%lukB"
5966                         " isolated(file):%lukB"
5967                         " mapped:%lukB"
5968                         " dirty:%lukB"
5969                         " writeback:%lukB"
5970                         " shmem:%lukB"
5971 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5972                         " shmem_thp: %lukB"
5973                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5974                         " anon_thp: %lukB"
5975 #endif
5976                         " writeback_tmp:%lukB"
5977                         " kernel_stack:%lukB"
5978 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
5979                         " shadow_call_stack:%lukB"
5980 #endif
5981                         " pagetables:%lukB"
5982                         " all_unreclaimable? %s"
5983                         "\n",
5984                         pgdat->node_id,
5985                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5986                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5987                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5988                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5989                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5990                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5991                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5992                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5993                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5994                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5995                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5996 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5997                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS)),
5998                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)),
5999                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS)),
6000 #endif
6001                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
6002                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_STACK_KB),
6003 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
6004                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_SCS_KB),
6005 #endif
6006                         K(node_page_state(pgdat, NR_PAGETABLE)),
6007                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
6008                                 "yes" : "no");
6009         }
6010
6011         for_each_populated_zone(zone) {
6012                 int i;
6013
6014                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6015                         continue;
6016
6017                 free_pcp = 0;
6018                 for_each_online_cpu(cpu)
6019                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
6020
6021                 show_node(zone);
6022                 printk(KERN_CONT
6023                         "%s"
6024                         " free:%lukB"
6025                         " boost:%lukB"
6026                         " min:%lukB"
6027                         " low:%lukB"
6028                         " high:%lukB"
6029                         " reserved_highatomic:%luKB"
6030                         " active_anon:%lukB"
6031                         " inactive_anon:%lukB"
6032                         " active_file:%lukB"
6033                         " inactive_file:%lukB"
6034                         " unevictable:%lukB"
6035                         " writepending:%lukB"
6036                         " present:%lukB"
6037                         " managed:%lukB"
6038                         " mlocked:%lukB"
6039                         " bounce:%lukB"
6040                         " free_pcp:%lukB"
6041                         " local_pcp:%ukB"
6042                         " free_cma:%lukB"
6043                         "\n",
6044                         zone->name,
6045                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
6046                         K(zone->watermark_boost),
6047                         K(min_wmark_pages(zone)),
6048                         K(low_wmark_pages(zone)),
6049                         K(high_wmark_pages(zone)),
6050                         K(zone->nr_reserved_highatomic),
6051                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
6052                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
6053                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
6054                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
6055                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
6056                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
6057                         K(zone->present_pages),
6058                         K(zone_managed_pages(zone)),
6059                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
6060                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
6061                         K(free_pcp),
6062                         K(this_cpu_read(zone->per_cpu_pageset->count)),
6063                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
6064                 printk("lowmem_reserve[]:");
6065                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
6066                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
6067                 printk(KERN_CONT "\n");
6068         }
6069
6070         for_each_populated_zone(zone) {
6071                 unsigned int order;
6072                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
6073                 unsigned char types[MAX_ORDER];
6074
6075                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6076                         continue;
6077                 show_node(zone);
6078                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
6079
6080                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6081                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6082                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
6083                         int type;
6084
6085                         nr[order] = area->nr_free;
6086                         total += nr[order] << order;
6087
6088                         types[order] = 0;
6089                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
6090                                 if (!free_area_empty(area, type))
6091                                         types[order] |= 1 << type;
6092                         }
6093                 }
6094                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6095                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6096                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
6097                                nr[order], K(1UL) << order);
6098                         if (nr[order])
6099                                 show_migration_types(types[order]);
6100                 }
6101                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
6102         }
6103
6104         hugetlb_show_meminfo();
6105
6106         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
6107
6108         show_swap_cache_info();
6109 }
6110
6111 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
6112 {
6113         zoneref->zone = zone;
6114         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
6115 }
6116
6117 /*
6118  * Builds allocation fallback zone lists.
6119  *
6120  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
6121  */
6122 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
6123 {
6124         struct zone *zone;
6125         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
6126         int nr_zones = 0;
6127
6128         do {
6129                 zone_type--;
6130                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
6131                 if (managed_zone(zone)) {
6132                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
6133                         check_highest_zone(zone_type);
6134                 }
6135         } while (zone_type);
6136
6137         return nr_zones;
6138 }
6139
6140 #ifdef CONFIG_NUMA
6141
6142 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
6143 {
6144         /*
6145          * We used to support different zonelists modes but they turned
6146          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
6147          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
6148          * not fail it silently
6149          */
6150         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
6151                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
6152                 return -EINVAL;
6153         }
6154         return 0;
6155 }
6156
6157 char numa_zonelist_order[] = "Node";
6158
6159 /*
6160  * sysctl handler for numa_zonelist_order
6161  */
6162 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
6163                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6164 {
6165         if (write)
6166                 return __parse_numa_zonelist_order(buffer);
6167         return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
6168 }
6169
6170
6171 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
6172 static int node_load[MAX_NUMNODES];
6173
6174 /**
6175  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
6176  * @node: node whose fallback list we're appending
6177  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
6178  *
6179  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
6180  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
6181  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
6182  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
6183  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
6184  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
6185  * on them otherwise.
6186  *
6187  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
6188  */
6189 int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
6190 {
6191         int n, val;
6192         int min_val = INT_MAX;
6193         int best_node = NUMA_NO_NODE;
6194
6195         /* Use the local node if we haven't already */
6196         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
6197                 node_set(node, *used_node_mask);
6198                 return node;
6199         }
6200
6201         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
6202
6203                 /* Don't want a node to appear more than once */
6204                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
6205                         continue;
6206
6207                 /* Use the distance array to find the distance */
6208                 val = node_distance(node, n);
6209
6210                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
6211                 val += (n < node);
6212
6213                 /* Give preference to headless and unused nodes */
6214                 if (!cpumask_empty(cpumask_of_node(n)))
6215                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
6216
6217                 /* Slight preference for less loaded node */
6218                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
6219                 val += node_load[n];
6220
6221                 if (val < min_val) {
6222                         min_val = val;
6223                         best_node = n;
6224                 }
6225         }
6226
6227         if (best_node >= 0)
6228                 node_set(best_node, *used_node_mask);
6229
6230         return best_node;
6231 }
6232
6233
6234 /*
6235  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
6236  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
6237  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
6238  */
6239 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
6240                 unsigned nr_nodes)
6241 {
6242         struct zoneref *zonerefs;
6243         int i;
6244
6245         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6246
6247         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
6248                 int nr_zones;
6249
6250                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
6251
6252                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
6253                 zonerefs += nr_zones;
6254         }
6255         zonerefs->zone = NULL;
6256         zonerefs->zone_idx = 0;
6257 }
6258
6259 /*
6260  * Build gfp_thisnode zonelists
6261  */
6262 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6263 {
6264         struct zoneref *zonerefs;
6265         int nr_zones;
6266
6267         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
6268         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6269         zonerefs += nr_zones;
6270         zonerefs->zone = NULL;
6271         zonerefs->zone_idx = 0;
6272 }
6273
6274 /*
6275  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
6276  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
6277  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
6278  * may still exist in local DMA zone.
6279  */
6280
6281 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6282 {
6283         static int node_order[MAX_NUMNODES];
6284         int node, load, nr_nodes = 0;
6285         nodemask_t used_mask = NODE_MASK_NONE;
6286         int local_node, prev_node;
6287
6288         /* NUMA-aware ordering of nodes */
6289         local_node = pgdat->node_id;
6290         load = nr_online_nodes;
6291         prev_node = local_node;
6292
6293         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
6294         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
6295                 /*
6296                  * We don't want to pressure a particular node.
6297                  * So adding penalty to the first node in same
6298                  * distance group to make it round-robin.
6299                  */
6300                 if (node_distance(local_node, node) !=
6301                     node_distance(local_node, prev_node))
6302                         node_load[node] += load;
6303
6304                 node_order[nr_nodes++] = node;
6305                 prev_node = node;
6306                 load--;
6307         }
6308
6309         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
6310         build_thisnode_zonelists(pgdat);
6311         pr_info("Fallback order for Node %d: ", local_node);
6312         for (node = 0; node < nr_nodes; node++)
6313                 pr_cont("%d ", node_order[node]);
6314         pr_cont("\n");
6315 }
6316
6317 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6318 /*
6319  * Return node id of node used for "local" allocations.
6320  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
6321  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
6322  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
6323  */
6324 int local_memory_node(int node)
6325 {
6326         struct zoneref *z;
6327
6328         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
6329                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
6330                                    NULL);
6331         return zone_to_nid(z->zone);
6332 }
6333 #endif
6334
6335 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
6336 static void setup_min_slab_ratio(void);
6337 #else   /* CONFIG_NUMA */
6338
6339 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6340 {
6341         int node, local_node;
6342         struct zoneref *zonerefs;
6343         int nr_zones;
6344
6345         local_node = pgdat->node_id;
6346
6347         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6348         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6349         zonerefs += nr_zones;
6350
6351         /*
6352          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
6353          * of all the other nodes.
6354          * We don't want to pressure a particular node, so when
6355          * building the zones for node N, we make sure that the
6356          * zones coming right after the local ones are those from
6357          * node N+1 (modulo N)
6358          */
6359         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
6360                 if (!node_online(node))
6361                         continue;
6362                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6363                 zonerefs += nr_zones;
6364         }
6365         for (node = 0; node < local_node; node++) {
6366                 if (!node_online(node))
6367                         continue;
6368                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6369                 zonerefs += nr_zones;
6370         }
6371
6372         zonerefs->zone = NULL;
6373         zonerefs->zone_idx = 0;
6374 }
6375
6376 #endif  /* CONFIG_NUMA */
6377
6378 /*
6379  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
6380  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
6381  * that an item put on a list will immediately be handed over to
6382  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
6383  * with interrupts disabled.
6384  *
6385  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
6386  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
6387  * hotplugged processors.
6388  *
6389  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
6390  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
6391  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
6392  */
6393 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats);
6394 /* These effectively disable the pcplists in the boot pageset completely */
6395 #define BOOT_PAGESET_HIGH       0
6396 #define BOOT_PAGESET_BATCH      1
6397 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pages, boot_pageset);
6398 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_zonestat, boot_zonestats);
6399 DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
6400
6401 static void __build_all_zonelists(void *data)
6402 {
6403         int nid;
6404         int __maybe_unused cpu;
6405         pg_data_t *self = data;
6406         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
6407
6408         spin_lock(&lock);
6409
6410 #ifdef CONFIG_NUMA
6411         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
6412 #endif
6413
6414         /*
6415          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
6416          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
6417          */
6418         if (self && !node_online(self->node_id)) {
6419                 build_zonelists(self);
6420         } else {
6421                 /*
6422                  * All possible nodes have pgdat preallocated
6423                  * in free_area_init
6424                  */
6425                 for_each_node(nid) {
6426                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6427
6428                         build_zonelists(pgdat);
6429                 }
6430
6431 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6432                 /*
6433                  * We now know the "local memory node" for each node--
6434                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
6435                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
6436                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
6437                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
6438                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
6439                  */
6440                 for_each_online_cpu(cpu)
6441                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
6442 #endif
6443         }
6444
6445         spin_unlock(&lock);
6446 }
6447
6448 static noinline void __init
6449 build_all_zonelists_init(void)
6450 {
6451         int cpu;
6452
6453         __build_all_zonelists(NULL);
6454
6455         /*
6456          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
6457          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
6458          * each zone will be allocated later when the per cpu
6459          * allocator is available.
6460          *
6461          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
6462          * cpus if the system is already booted because the pagesets
6463          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
6464          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
6465          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
6466          * (a chicken-egg dilemma).
6467          */
6468         for_each_possible_cpu(cpu)
6469                 per_cpu_pages_init(&per_cpu(boot_pageset, cpu), &per_cpu(boot_zonestats, cpu));
6470
6471         mminit_verify_zonelist();
6472         cpuset_init_current_mems_allowed();
6473 }
6474
6475 /*
6476  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
6477  *
6478  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
6479  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
6480  */
6481 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6482 {
6483         unsigned long vm_total_pages;
6484
6485         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
6486                 build_all_zonelists_init();
6487         } else {
6488                 __build_all_zonelists(pgdat);
6489                 /* cpuset refresh routine should be here */
6490         }
6491         /* Get the number of free pages beyond high watermark in all zones. */
6492         vm_total_pages = nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
6493         /*
6494          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
6495          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
6496          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
6497          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
6498          * disabled and enable it later
6499          */
6500         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
6501                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
6502         else
6503                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
6504
6505         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
6506                 nr_online_nodes,
6507                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
6508                 vm_total_pages);
6509 #ifdef CONFIG_NUMA
6510         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
6511 #endif
6512 }
6513
6514 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
6515 static bool __meminit
6516 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
6517 {
6518         static struct memblock_region *r;
6519
6520         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
6521                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
6522                         for_each_mem_region(r) {
6523                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
6524                                         break;
6525                         }
6526                 }
6527                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
6528                     memblock_is_mirror(r)) {
6529                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
6530                         return true;
6531                 }
6532         }
6533         return false;
6534 }
6535
6536 /*
6537  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
6538  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
6539  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
6540  *
6541  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
6542  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
6543  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
6544  */
6545 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
6546                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
6547                 enum meminit_context context,
6548                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
6549 {
6550         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
6551         struct page *page;
6552
6553         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
6554                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
6555
6556 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6557         /*
6558          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
6559          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
6560          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
6561          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
6562          * the hotplug lock.
6563          */
6564         if (zone == ZONE_DEVICE) {
6565                 if (!altmap)
6566                         return;
6567
6568                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
6569                         start_pfn += altmap->reserve;
6570                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6571         }
6572 #endif
6573
6574         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
6575                 /*
6576                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
6577                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
6578                  */
6579                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
6580                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
6581                                 continue;
6582                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn))
6583                                 break;
6584                 }
6585
6586                 page = pfn_to_page(pfn);
6587                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
6588                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
6589                         __SetPageReserved(page);
6590
6591                 /*
6592                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
6593                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
6594                  * over the place during system boot.
6595                  */
6596                 if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6597                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
6598                         cond_resched();
6599                 }
6600                 pfn++;
6601         }
6602 }
6603
6604 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6605 static void __ref __init_zone_device_page(struct page *page, unsigned long pfn,
6606                                           unsigned long zone_idx, int nid,
6607                                           struct dev_pagemap *pgmap)
6608 {
6609
6610         __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
6611
6612         /*
6613          * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
6614          * phase for it to be fully associated with a zone.
6615          *
6616          * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
6617          * the flag as we are still initializing the pages.
6618          */
6619         __SetPageReserved(page);
6620
6621         /*
6622          * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
6623          * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
6624          * ever freed or placed on a driver-private list.
6625          */
6626         page->pgmap = pgmap;
6627         page->zone_device_data = NULL;
6628
6629         /*
6630          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
6631          * movable at startup. This will force kernel allocations
6632          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
6633          * the address space during boot when many long-lived
6634          * kernel allocations are made.
6635          *
6636          * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
6637          * because this is done early in section_activate()
6638          */
6639         if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) {
6640                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
6641                 cond_resched();
6642         }
6643 }
6644
6645 static void __ref memmap_init_compound(struct page *head,
6646                                        unsigned long head_pfn,
6647                                        unsigned long zone_idx, int nid,
6648                                        struct dev_pagemap *pgmap,
6649                                        unsigned long nr_pages)
6650 {
6651         unsigned long pfn, end_pfn = head_pfn + nr_pages;
6652         unsigned int order = pgmap->vmemmap_shift;
6653
6654         __SetPageHead(head);
6655         for (pfn = head_pfn + 1; pfn < end_pfn; pfn++) {
6656                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6657
6658                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6659                 prep_compound_tail(head, pfn - head_pfn);
6660                 set_page_count(page, 0);
6661
6662                 /*
6663                  * The first tail page stores compound_mapcount_ptr() and
6664                  * compound_order() and the second tail page stores
6665                  * compound_pincount_ptr(). Call prep_compound_head() after
6666                  * the first and second tail pages have been initialized to
6667                  * not have the data overwritten.
6668                  */
6669                 if (pfn == head_pfn + 2)
6670                         prep_compound_head(head, order);
6671         }
6672 }
6673
6674 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
6675                                    unsigned long start_pfn,
6676                                    unsigned long nr_pages,
6677                                    struct dev_pagemap *pgmap)
6678 {
6679         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
6680         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6681         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
6682         unsigned int pfns_per_compound = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
6683         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
6684         unsigned long start = jiffies;
6685         int nid = pgdat->node_id;
6686
6687         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx(zone) != ZONE_DEVICE))
6688                 return;
6689
6690         /*
6691          * The call to memmap_init should have already taken care
6692          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
6693          * the end of that region and start processing the device pages.
6694          */
6695         if (altmap) {
6696                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6697                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
6698         }
6699
6700         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pfns_per_compound) {
6701                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6702
6703                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6704
6705                 if (pfns_per_compound == 1)
6706                         continue;
6707
6708                 memmap_init_compound(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap,
6709                                      pfns_per_compound);
6710         }
6711
6712         pr_info("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
6713                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
6714 }
6715
6716 #endif
6717 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
6718 {
6719         unsigned int order, t;
6720         for_each_migratetype_order(order, t) {
6721                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
6722                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
6723         }
6724 }
6725
6726 /*
6727  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
6728  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
6729  * memmap_init_zone_range().
6730  *
6731  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
6732  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
6733  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
6734  *   arbitrary section size
6735  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
6736  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
6737  *   nicely with memmap sections
6738  *
6739  * Explicitly initialize those struct pages so that:
6740  * - PG_Reserved is set
6741  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
6742  *   hole is in the middle of a zone
6743  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
6744  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
6745  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
6746  *   section that will be appended to the zone/node below.
6747  */
6748 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
6749                                           unsigned long epfn,
6750                                           int zone, int node)
6751 {
6752         unsigned long pfn;
6753         u64 pgcnt = 0;
6754
6755         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6756                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6757                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6758                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6759                         continue;
6760                 }
6761                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
6762                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
6763                 pgcnt++;
6764         }
6765
6766         if (pgcnt)
6767                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges",
6768                         node, zone_names[zone], pgcnt);
6769 }
6770
6771 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
6772                                           unsigned long start_pfn,
6773                                           unsigned long end_pfn,
6774                                           unsigned long *hole_pfn)
6775 {
6776         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6777         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
6778         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
6779
6780         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6781         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6782
6783         if (start_pfn >= end_pfn)
6784                 return;
6785
6786         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
6787                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
6788
6789         if (*hole_pfn < start_pfn)
6790                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
6791
6792         *hole_pfn = end_pfn;
6793 }
6794
6795 static void __init memmap_init(void)
6796 {
6797         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6798         unsigned long hole_pfn = 0;
6799         int i, j, zone_id = 0, nid;
6800
6801         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6802                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
6803
6804                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6805                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
6806
6807                         if (!populated_zone(zone))
6808                                 continue;
6809
6810                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
6811                                                &hole_pfn);
6812                         zone_id = j;
6813                 }
6814         }
6815
6816 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6817         /*
6818          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
6819          * section_end].
6820          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
6821          * node.
6822          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
6823          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
6824          * for FLATMEM it is a nop anyway
6825          */
6826         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
6827         if (hole_pfn < end_pfn)
6828 #endif
6829                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
6830 }
6831
6832 void __init *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
6833                           phys_addr_t min_addr, int nid, bool exact_nid)
6834 {
6835         void *ptr;
6836
6837         if (exact_nid)
6838                 ptr = memblock_alloc_exact_nid_raw(size, align, min_addr,
6839                                                    MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
6840                                                    nid);
6841         else
6842                 ptr = memblock_alloc_try_nid_raw(size, align, min_addr,
6843                                                  MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
6844                                                  nid);
6845
6846         if (ptr && size > 0)
6847                 page_init_poison(ptr, size);
6848
6849         return ptr;
6850 }
6851
6852 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
6853 {
6854 #ifdef CONFIG_MMU
6855         int batch;
6856
6857         /*
6858          * The number of pages to batch allocate is either ~0.1%
6859          * of the zone or 1MB, whichever is smaller. The batch
6860          * size is striking a balance between allocation latency
6861          * and zone lock contention.
6862          */
6863         batch = min(zone_managed_pages(zone) >> 10, (1024 * 1024) / PAGE_SIZE);
6864         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
6865         if (batch < 1)
6866                 batch = 1;
6867
6868         /*
6869          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
6870          * of 2 value was found to be more likely to have
6871          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
6872          *
6873          * For example if 2 tasks are alternately allocating
6874          * batches of pages, one task can end up with a lot
6875          * of pages of one half of the possible page colors
6876          * and the other with pages of the other colors.
6877          */
6878         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
6879
6880         return batch;
6881
6882 #else
6883         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
6884          * conditions.
6885          *
6886          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
6887          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
6888          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
6889          *
6890          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
6891          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
6892          * can be a significant delay between the individual batches being
6893          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
6894          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
6895          */
6896         return 0;
6897 #endif
6898 }
6899
6900 static int zone_highsize(struct zone *zone, int batch, int cpu_online)
6901 {
6902 #ifdef CONFIG_MMU
6903         int high;
6904         int nr_split_cpus;
6905         unsigned long total_pages;
6906
6907         if (!percpu_pagelist_high_fraction) {
6908                 /*
6909                  * By default, the high value of the pcp is based on the zone
6910                  * low watermark so that if they are full then background
6911                  * reclaim will not be started prematurely.
6912                  */
6913                 total_pages = low_wmark_pages(zone);
6914         } else {
6915                 /*
6916                  * If percpu_pagelist_high_fraction is configured, the high
6917                  * value is based on a fraction of the managed pages in the
6918                  * zone.
6919                  */
6920                 total_pages = zone_managed_pages(zone) / percpu_pagelist_high_fraction;
6921         }
6922
6923         /*
6924          * Split the high value across all online CPUs local to the zone. Note
6925          * that early in boot that CPUs may not be online yet and that during
6926          * CPU hotplug that the cpumask is not yet updated when a CPU is being
6927          * onlined. For memory nodes that have no CPUs, split pcp->high across
6928          * all online CPUs to mitigate the risk that reclaim is triggered
6929          * prematurely due to pages stored on pcp lists.
6930          */
6931         nr_split_cpus = cpumask_weight(cpumask_of_node(zone_to_nid(zone))) + cpu_online;
6932         if (!nr_split_cpus)
6933                 nr_split_cpus = num_online_cpus();
6934         high = total_pages / nr_split_cpus;
6935
6936         /*
6937          * Ensure high is at least batch*4. The multiple is based on the
6938          * historical relationship between high and batch.
6939          */
6940         high = max(high, batch << 2);
6941
6942         return high;
6943 #else
6944         return 0;
6945 #endif
6946 }
6947
6948 /*
6949  * pcp->high and pcp->batch values are related and generally batch is lower
6950  * than high. They are also related to pcp->count such that count is lower
6951  * than high, and as soon as it reaches high, the pcplist is flushed.
6952  *
6953  * However, guaranteeing these relations at all times would require e.g. write
6954  * barriers here but also careful usage of read barriers at the read side, and
6955  * thus be prone to error and bad for performance. Thus the update only prevents
6956  * store tearing. Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they
6957  * can cope with those fields changing asynchronously, and fully trust only the
6958  * pcp->count field on the local CPU with interrupts disabled.
6959  *
6960  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
6961  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
6962  * exist).
6963  */
6964 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
6965                 unsigned long batch)
6966 {
6967         WRITE_ONCE(pcp->batch, batch);
6968         WRITE_ONCE(pcp->high, high);
6969 }
6970
6971 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats)
6972 {
6973         int pindex;
6974
6975         memset(pcp, 0, sizeof(*pcp));
6976         memset(pzstats, 0, sizeof(*pzstats));
6977
6978         for (pindex = 0; pindex < NR_PCP_LISTS; pindex++)
6979                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[pindex]);
6980
6981         /*
6982          * Set batch and high values safe for a boot pageset. A true percpu
6983          * pageset's initialization will update them subsequently. Here we don't
6984          * need to be as careful as pageset_update() as nobody can access the
6985          * pageset yet.
6986          */
6987         pcp->high = BOOT_PAGESET_HIGH;
6988         pcp->batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
6989         pcp->free_factor = 0;
6990 }
6991
6992 static void __zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, unsigned long high,
6993                 unsigned long batch)
6994 {
6995         struct per_cpu_pages *pcp;
6996         int cpu;
6997
6998         for_each_possible_cpu(cpu) {
6999                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7000                 pageset_update(pcp, high, batch);
7001         }
7002 }
7003
7004 /*
7005  * Calculate and set new high and batch values for all per-cpu pagesets of a
7006  * zone based on the zone's size.
7007  */
7008 static void zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, int cpu_online)
7009 {
7010         int new_high, new_batch;
7011
7012         new_batch = max(1, zone_batchsize(zone));
7013         new_high = zone_highsize(zone, new_batch, cpu_online);
7014
7015         if (zone->pageset_high == new_high &&
7016             zone->pageset_batch == new_batch)
7017                 return;
7018
7019         zone->pageset_high = new_high;
7020         zone->pageset_batch = new_batch;
7021
7022         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, new_high, new_batch);
7023 }
7024
7025 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
7026 {
7027         int cpu;
7028
7029         /* Size may be 0 on !SMP && !NUMA */
7030         if (sizeof(struct per_cpu_zonestat) > 0)
7031                 zone->per_cpu_zonestats = alloc_percpu(struct per_cpu_zonestat);
7032
7033         zone->per_cpu_pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pages);
7034         for_each_possible_cpu(cpu) {
7035                 struct per_cpu_pages *pcp;
7036                 struct per_cpu_zonestat *pzstats;
7037
7038                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7039                 pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
7040                 per_cpu_pages_init(pcp, pzstats);
7041         }
7042
7043         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
7044 }
7045
7046 /*
7047  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
7048  * Before this call only boot pagesets were available.
7049  */
7050 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
7051 {
7052         struct pglist_data *pgdat;
7053         struct zone *zone;
7054         int __maybe_unused cpu;
7055
7056         for_each_populated_zone(zone)
7057                 setup_zone_pageset(zone);
7058
7059 #ifdef CONFIG_NUMA
7060         /*
7061          * Unpopulated zones continue using the boot pagesets.
7062          * The numa stats for these pagesets need to be reset.
7063          * Otherwise, they will end up skewing the stats of
7064          * the nodes these zones are associated with.
7065          */
7066         for_each_possible_cpu(cpu) {
7067                 struct per_cpu_zonestat *pzstats = &per_cpu(boot_zonestats, cpu);
7068                 memset(pzstats->vm_numa_event, 0,
7069                        sizeof(pzstats->vm_numa_event));
7070         }
7071 #endif
7072
7073         for_each_online_pgdat(pgdat)
7074                 pgdat->per_cpu_nodestats =
7075                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7076 }
7077
7078 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
7079 {
7080         /*
7081          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
7082          * relies on the ability of the linker to provide the
7083          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
7084          */
7085         zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
7086         zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
7087         zone->pageset_high = BOOT_PAGESET_HIGH;
7088         zone->pageset_batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
7089
7090         if (populated_zone(zone))
7091                 pr_debug("  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n", zone->name,
7092                          zone->present_pages, zone_batchsize(zone));
7093 }
7094
7095 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
7096                                         unsigned long zone_start_pfn,
7097                                         unsigned long size)
7098 {
7099         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
7100         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
7101
7102         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
7103                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
7104
7105         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7106
7107         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
7108                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
7109                         pgdat->node_id,
7110                         (unsigned long)zone_idx(zone),
7111                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
7112
7113         zone_init_free_lists(zone);
7114         zone->initialized = 1;
7115 }
7116
7117 /**
7118  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
7119  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
7120  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
7121  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
7122  *
7123  * It returns the start and end page frame of a node based on information
7124  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
7125  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
7126  * PFNs will be 0.
7127  */
7128 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
7129                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
7130 {
7131         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
7132         int i;
7133
7134         *start_pfn = -1UL;
7135         *end_pfn = 0;
7136
7137         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
7138                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
7139                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
7140         }
7141
7142         if (*start_pfn == -1UL)
7143                 *start_pfn = 0;
7144 }
7145
7146 /*
7147  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
7148  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
7149  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
7150  */
7151 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
7152 {
7153         int zone_index;
7154         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
7155                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
7156                         continue;
7157
7158                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
7159                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
7160                         break;
7161         }
7162
7163         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
7164         movable_zone = zone_index;
7165 }
7166
7167 /*
7168  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
7169  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
7170  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
7171  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
7172  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
7173  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
7174  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
7175  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
7176  */
7177 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
7178                                         unsigned long zone_type,
7179                                         unsigned long node_start_pfn,
7180                                         unsigned long node_end_pfn,
7181                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7182                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7183 {
7184         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
7185         if (zone_movable_pfn[nid]) {
7186                 /* Size ZONE_MOVABLE */
7187                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
7188                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7189                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
7190                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
7191
7192                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
7193                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
7194                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
7195                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
7196                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7197
7198                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
7199                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
7200                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
7201         }
7202 }
7203
7204 /*
7205  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
7206  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
7207  */
7208 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
7209                                         unsigned long zone_type,
7210                                         unsigned long node_start_pfn,
7211                                         unsigned long node_end_pfn,
7212                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7213                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7214 {
7215         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7216         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7217         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7218         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7219                 return 0;
7220
7221         /* Get the start and end of the zone */
7222         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7223         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7224         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7225                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
7226                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7227
7228         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
7229         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
7230                 return 0;
7231
7232         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
7233         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
7234         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
7235
7236         /* Return the spanned pages */
7237         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
7238 }
7239
7240 /*
7241  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
7242  * then all holes in the requested range will be accounted for.
7243  */
7244 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
7245                                 unsigned long range_start_pfn,
7246                                 unsigned long range_end_pfn)
7247 {
7248         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
7249         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7250         int i;
7251
7252         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7253                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7254                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7255                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
7256         }
7257         return nr_absent;
7258 }
7259
7260 /**
7261  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
7262  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
7263  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
7264  *
7265  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
7266  */
7267 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
7268                                                         unsigned long end_pfn)
7269 {
7270         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
7271 }
7272
7273 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
7274 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
7275                                         unsigned long zone_type,
7276                                         unsigned long node_start_pfn,
7277                                         unsigned long node_end_pfn)
7278 {
7279         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7280         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7281         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7282         unsigned long nr_absent;
7283
7284         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7285         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7286                 return 0;
7287
7288         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7289         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7290
7291         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7292                         node_start_pfn, node_end_pfn,
7293                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
7294         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7295
7296         /*
7297          * ZONE_MOVABLE handling.
7298          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
7299          * and vice versa.
7300          */
7301         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
7302                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7303                 struct memblock_region *r;
7304
7305                 for_each_mem_region(r) {
7306                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
7307                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7308                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
7309                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7310
7311                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
7312                             memblock_is_mirror(r))
7313                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7314
7315                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
7316                             !memblock_is_mirror(r))
7317                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7318                 }
7319         }
7320
7321         return nr_absent;
7322 }
7323
7324 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
7325                                                 unsigned long node_start_pfn,
7326                                                 unsigned long node_end_pfn)
7327 {
7328         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
7329         enum zone_type i;
7330
7331         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7332                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7333                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7334                 unsigned long spanned, absent;
7335                 unsigned long size, real_size;
7336
7337                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7338                                                      node_start_pfn,
7339                                                      node_end_pfn,
7340                                                      &zone_start_pfn,
7341                                                      &zone_end_pfn);
7342                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7343                                                    node_start_pfn,
7344                                                    node_end_pfn);
7345
7346                 size = spanned;
7347                 real_size = size - absent;
7348
7349                 if (size)
7350                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7351                 else
7352                         zone->zone_start_pfn = 0;
7353                 zone->spanned_pages = size;
7354                 zone->present_pages = real_size;
7355 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
7356                 zone->present_early_pages = real_size;
7357 #endif
7358
7359                 totalpages += size;
7360                 realtotalpages += real_size;
7361         }
7362
7363         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
7364         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
7365         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
7366 }
7367
7368 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
7369 /*
7370  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
7371  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
7372  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
7373  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
7374  * bytes.
7375  */
7376 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
7377 {
7378         unsigned long usemapsize;
7379
7380         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
7381         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
7382         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
7383         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
7384         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
7385
7386         return usemapsize / 8;
7387 }
7388
7389 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
7390 {
7391         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
7392                                                zone->spanned_pages);
7393         zone->pageblock_flags = NULL;
7394         if (usemapsize) {
7395                 zone->pageblock_flags =
7396                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
7397                                             zone_to_nid(zone));
7398                 if (!zone->pageblock_flags)
7399                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
7400                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
7401         }
7402 }
7403 #else
7404 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
7405 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
7406
7407 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
7408
7409 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
7410 void __init set_pageblock_order(void)
7411 {
7412         unsigned int order = MAX_ORDER - 1;
7413
7414         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
7415         if (pageblock_order)
7416                 return;
7417
7418         /* Don't let pageblocks exceed the maximum allocation granularity. */
7419         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT && HUGETLB_PAGE_ORDER < order)
7420                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
7421
7422         /*
7423          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
7424          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
7425          * powerpc.
7426          */
7427         pageblock_order = order;
7428 }
7429 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7430
7431 /*
7432  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
7433  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
7434  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
7435  * the kernel config
7436  */
7437 void __init set_pageblock_order(void)
7438 {
7439 }
7440
7441 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7442
7443 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
7444                                                 unsigned long present_pages)
7445 {
7446         unsigned long pages = spanned_pages;
7447
7448         /*
7449          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
7450          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
7451          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
7452          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
7453          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
7454          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
7455          */
7456         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
7457             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
7458                 pages = present_pages;
7459
7460         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
7461 }
7462
7463 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
7464 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
7465 {
7466         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
7467
7468         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
7469         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
7470         ds_queue->split_queue_len = 0;
7471 }
7472 #else
7473 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
7474 #endif
7475
7476 #ifdef CONFIG_COMPACTION
7477 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
7478 {
7479         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
7480 }
7481 #else
7482 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
7483 #endif
7484
7485 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
7486 {
7487         int i;
7488
7489         pgdat_resize_init(pgdat);
7490
7491         pgdat_init_split_queue(pgdat);
7492         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
7493
7494         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
7495         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7496
7497         for (i = 0; i < NR_VMSCAN_THROTTLE; i++)
7498                 init_waitqueue_head(&pgdat->reclaim_wait[i]);
7499
7500         pgdat_page_ext_init(pgdat);
7501         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
7502 }
7503
7504 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
7505                                                         unsigned long remaining_pages)
7506 {
7507         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
7508         zone_set_nid(zone, nid);
7509         zone->name = zone_names[idx];
7510         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
7511         spin_lock_init(&zone->lock);
7512         zone_seqlock_init(zone);
7513         zone_pcp_init(zone);
7514 }
7515
7516 /*
7517  * Set up the zone data structures
7518  * - init pgdat internals
7519  * - init all zones belonging to this node
7520  *
7521  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
7522  */
7523 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7524 void __ref free_area_init_core_hotplug(struct pglist_data *pgdat)
7525 {
7526         int nid = pgdat->node_id;
7527         enum zone_type z;
7528         int cpu;
7529
7530         pgdat_init_internals(pgdat);
7531
7532         if (pgdat->per_cpu_nodestats == &boot_nodestats)
7533                 pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7534
7535         /*
7536          * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
7537          * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
7538          * when it starts in the near future.
7539          */
7540         pgdat->nr_zones = 0;
7541         pgdat->kswapd_order = 0;
7542         pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
7543         pgdat->node_start_pfn = 0;
7544         for_each_online_cpu(cpu) {
7545                 struct per_cpu_nodestat *p;
7546
7547                 p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
7548                 memset(p, 0, sizeof(*p));
7549         }
7550
7551         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
7552                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
7553 }
7554 #endif
7555
7556 /*
7557  * Set up the zone data structures:
7558  *   - mark all pages reserved
7559  *   - mark all memory queues empty
7560  *   - clear the memory bitmaps
7561  *
7562  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
7563  * NOTE: this function is only called during early init.
7564  */
7565 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
7566 {
7567         enum zone_type j;
7568         int nid = pgdat->node_id;
7569
7570         pgdat_init_internals(pgdat);
7571         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
7572
7573         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7574                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7575                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
7576
7577                 size = zone->spanned_pages;
7578                 freesize = zone->present_pages;
7579
7580                 /*
7581                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
7582                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
7583                  * and per-cpu initialisations
7584                  */
7585                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
7586                 if (!is_highmem_idx(j)) {
7587                         if (freesize >= memmap_pages) {
7588                                 freesize -= memmap_pages;
7589                                 if (memmap_pages)
7590                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
7591                                                  zone_names[j], memmap_pages);
7592                         } else
7593                                 pr_warn("  %s zone: %lu memmap pages exceeds freesize %lu\n",
7594                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
7595                 }
7596
7597                 /* Account for reserved pages */
7598                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
7599                         freesize -= dma_reserve;
7600                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
7601                 }
7602
7603                 if (!is_highmem_idx(j))
7604                         nr_kernel_pages += freesize;
7605                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
7606                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
7607                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
7608                 nr_all_pages += freesize;
7609
7610                 /*
7611                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
7612                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
7613                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
7614                  */
7615                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
7616
7617                 if (!size)
7618                         continue;
7619
7620                 set_pageblock_order();
7621                 setup_usemap(zone);
7622                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
7623         }
7624 }
7625
7626 #ifdef CONFIG_FLATMEM
7627 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
7628 {
7629         unsigned long __maybe_unused start = 0;
7630         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
7631
7632         /* Skip empty nodes */
7633         if (!pgdat->node_spanned_pages)
7634                 return;
7635
7636         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
7637         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
7638         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
7639         if (!pgdat->node_mem_map) {
7640                 unsigned long size, end;
7641                 struct page *map;
7642
7643                 /*
7644                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
7645                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
7646                  * for the buddy allocator to function correctly.
7647                  */
7648                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
7649                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7650                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
7651                 map = memmap_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES, MEMBLOCK_LOW_LIMIT,
7652                                    pgdat->node_id, false);
7653                 if (!map)
7654                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
7655                               size, pgdat->node_id);
7656                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
7657         }
7658         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
7659                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
7660                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
7661 #ifndef CONFIG_NUMA
7662         /*
7663          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
7664          */
7665         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
7666                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
7667                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
7668                         mem_map -= offset;
7669         }
7670 #endif
7671 }
7672 #else
7673 static inline void alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
7674 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
7675
7676 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
7677 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
7678 {
7679         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
7680 }
7681 #else
7682 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
7683 #endif
7684
7685 static void __init free_area_init_node(int nid)
7686 {
7687         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7688         unsigned long start_pfn = 0;
7689         unsigned long end_pfn = 0;
7690
7691         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
7692         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7693
7694         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
7695
7696         pgdat->node_id = nid;
7697         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
7698         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
7699
7700         if (start_pfn != end_pfn) {
7701                 pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7702                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7703                         end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
7704         } else {
7705                 pr_info("Initmem setup node %d as memoryless\n", nid);
7706         }
7707
7708         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
7709
7710         alloc_node_mem_map(pgdat);
7711         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
7712
7713         free_area_init_core(pgdat);
7714 }
7715
7716 static void __init free_area_init_memoryless_node(int nid)
7717 {
7718         free_area_init_node(nid);
7719 }
7720
7721 #if MAX_NUMNODES > 1
7722 /*
7723  * Figure out the number of possible node ids.
7724  */
7725 void __init setup_nr_node_ids(void)
7726 {
7727         unsigned int highest;
7728
7729         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
7730         nr_node_ids = highest + 1;
7731 }
7732 #endif
7733
7734 /**
7735  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
7736  *
7737  * This function should be called after node map is populated and sorted.
7738  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
7739  * all the nodes.
7740  *
7741  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
7742  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
7743  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
7744  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
7745  *
7746  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
7747  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
7748  * populated node map.
7749  *
7750  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
7751  * requirement (single node).
7752  */
7753 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
7754 {
7755         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
7756         unsigned long start, end, mask;
7757         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
7758         int i, nid;
7759
7760         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
7761                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
7762                         last_nid = nid;
7763                         last_end = end;
7764                         continue;
7765                 }
7766
7767                 /*
7768                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
7769                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
7770                  * too coarse to separate the current node from the last.
7771                  */
7772                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
7773                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
7774                         mask <<= 1;
7775
7776                 /* accumulate all internode masks */
7777                 accl_mask |= mask;
7778         }
7779
7780         /* convert mask to number of pages */
7781         return ~accl_mask + 1;
7782 }
7783
7784 /**
7785  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
7786  *
7787  * Return: the minimum PFN based on information provided via
7788  * memblock_set_node().
7789  */
7790 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
7791 {
7792         return PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
7793 }
7794
7795 /*
7796  * early_calculate_totalpages()
7797  * Sum pages in active regions for movable zone.
7798  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
7799  */
7800 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
7801 {
7802         unsigned long totalpages = 0;
7803         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7804         int i, nid;
7805
7806         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7807                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
7808
7809                 totalpages += pages;
7810                 if (pages)
7811                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7812         }
7813         return totalpages;
7814 }
7815
7816 /*
7817  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
7818  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
7819  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
7820  * others
7821  */
7822 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
7823 {
7824         int i, nid;
7825         unsigned long usable_startpfn;
7826         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
7827         /* save the state before borrow the nodemask */
7828         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
7829         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
7830         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
7831         struct memblock_region *r;
7832
7833         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
7834         find_usable_zone_for_movable();
7835
7836         /*
7837          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
7838          * options.
7839          */
7840         if (movable_node_is_enabled()) {
7841                 for_each_mem_region(r) {
7842                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
7843                                 continue;
7844
7845                         nid = memblock_get_region_node(r);
7846
7847                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
7848                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7849                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7850                                 usable_startpfn;
7851                 }
7852
7853                 goto out2;
7854         }
7855
7856         /*
7857          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
7858          */
7859         if (mirrored_kernelcore) {
7860                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
7861
7862                 for_each_mem_region(r) {
7863                         if (memblock_is_mirror(r))
7864                                 continue;
7865
7866                         nid = memblock_get_region_node(r);
7867
7868                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
7869
7870                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
7871                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
7872                                 continue;
7873                         }
7874
7875                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7876                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7877                                 usable_startpfn;
7878                 }
7879
7880                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7881                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
7882
7883                 goto out2;
7884         }
7885
7886         /*
7887          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7888          * amount of necessary memory.
7889          */
7890         if (required_kernelcore_percent)
7891                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7892                                        10000UL;
7893         if (required_movablecore_percent)
7894                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7895                                         10000UL;
7896
7897         /*
7898          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7899          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7900          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7901          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7902          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7903          * what movablecore would have allowed.
7904          */
7905         if (required_movablecore) {
7906                 unsigned long corepages;
7907
7908                 /*
7909                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7910                  * was requested by the user
7911                  */
7912                 required_movablecore =
7913                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7914                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7915                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7916
7917                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7918         }
7919
7920         /*
7921          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7922          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7923          */
7924         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7925                 goto out;
7926
7927         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7928         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7929
7930 restart:
7931         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7932         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7933         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7934                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7935
7936                 /*
7937                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7938                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7939                  * amount of memory for the kernel
7940                  */
7941                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7942                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7943
7944                 /*
7945                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7946                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7947                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7948                  */
7949                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7950
7951                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7952                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7953                         unsigned long size_pages;
7954
7955                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7956                         if (start_pfn >= end_pfn)
7957                                 continue;
7958
7959                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7960                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7961                                 unsigned long kernel_pages;
7962                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7963                                                                 - start_pfn;
7964
7965                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7966                                                         kernelcore_remaining);
7967                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7968                                                         required_kernelcore);
7969
7970                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7971                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7972
7973                                         /*
7974                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7975                                          * that if we have to rebalance
7976                                          * kernelcore across nodes, we will
7977                                          * not double account here
7978                                          */
7979                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7980                                         continue;
7981                                 }
7982                                 start_pfn = usable_startpfn;
7983                         }
7984
7985                         /*
7986                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7987                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7988                          * number of pages used as kernelcore
7989                          */
7990                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7991                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7992                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7993                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7994
7995                         /*
7996                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7997                          * break if the kernelcore for this node has been
7998                          * satisfied
7999                          */
8000                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
8001                                                                 size_pages);
8002                         kernelcore_remaining -= size_pages;
8003                         if (!kernelcore_remaining)
8004                                 break;
8005                 }
8006         }
8007
8008         /*
8009          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
8010          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
8011          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
8012          * satisfied
8013          */
8014         usable_nodes--;
8015         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
8016                 goto restart;
8017
8018 out2:
8019         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
8020         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++) {
8021                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
8022
8023                 zone_movable_pfn[nid] =
8024                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
8025
8026                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
8027                 if (zone_movable_pfn[nid] >= end_pfn)
8028                         zone_movable_pfn[nid] = 0;
8029         }
8030
8031 out:
8032         /* restore the node_state */
8033         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
8034 }
8035
8036 /* Any regular or high memory on that node ? */
8037 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
8038 {
8039         enum zone_type zone_type;
8040
8041         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
8042                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
8043                 if (populated_zone(zone)) {
8044                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
8045                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
8046                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
8047                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
8048                         break;
8049                 }
8050         }
8051 }
8052
8053 /*
8054  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
8055  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
8056  */
8057 bool __weak arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
8058 {
8059         return false;
8060 }
8061
8062 /**
8063  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
8064  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
8065  *
8066  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
8067  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
8068  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
8069  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
8070  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
8071  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
8072  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
8073  * at arch_max_dma_pfn.
8074  */
8075 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
8076 {
8077         unsigned long start_pfn, end_pfn;
8078         int i, nid, zone;
8079         bool descending;
8080
8081         /* Record where the zone boundaries are */
8082         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
8083                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
8084         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
8085                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
8086
8087         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
8088         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
8089
8090         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8091                 if (descending)
8092                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
8093                 else
8094                         zone = i;
8095
8096                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
8097                         continue;
8098
8099                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
8100                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
8101                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
8102
8103                 start_pfn = end_pfn;
8104         }
8105
8106         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8107         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
8108         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
8109
8110         /* Print out the zone ranges */
8111         pr_info("Zone ranges:\n");
8112         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8113                 if (i == ZONE_MOVABLE)
8114                         continue;
8115                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
8116                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
8117                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
8118                         pr_cont("empty\n");
8119                 else
8120                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
8121                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
8122                                         << PAGE_SHIFT,
8123                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
8124                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
8125         }
8126
8127         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8128         pr_info("Movable zone start for each node\n");
8129         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
8130                 if (zone_movable_pfn[i])
8131                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
8132                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
8133         }
8134
8135         /*
8136          * Print out the early node map, and initialize the
8137          * subsection-map relative to active online memory ranges to
8138          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
8139          */
8140         pr_info("Early memory node ranges\n");
8141         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
8142                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
8143                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
8144                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
8145                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
8146         }
8147
8148         /* Initialise every node */
8149         mminit_verify_pageflags_layout();
8150         setup_nr_node_ids();
8151         for_each_node(nid) {
8152                 pg_data_t *pgdat;
8153
8154                 if (!node_online(nid)) {
8155                         pr_info("Initializing node %d as memoryless\n", nid);
8156
8157                         /* Allocator not initialized yet */
8158                         pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
8159                         if (!pgdat) {
8160                                 pr_err("Cannot allocate %zuB for node %d.\n",
8161                                                 sizeof(*pgdat), nid);
8162                                 continue;
8163                         }
8164                         arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
8165                         free_area_init_memoryless_node(nid);
8166
8167                         /*
8168                          * We do not want to confuse userspace by sysfs
8169                          * files/directories for node without any memory
8170                          * attached to it, so this node is not marked as
8171                          * N_MEMORY and not marked online so that no sysfs
8172                          * hierarchy will be created via register_one_node for
8173                          * it. The pgdat will get fully initialized by
8174                          * hotadd_init_pgdat() when memory is hotplugged into
8175                          * this node.
8176                          */
8177                         continue;
8178                 }
8179
8180                 pgdat = NODE_DATA(nid);
8181                 free_area_init_node(nid);
8182
8183                 /* Any memory on that node */
8184                 if (pgdat->node_present_pages)
8185                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
8186                 check_for_memory(pgdat, nid);
8187         }
8188
8189         memmap_init();
8190 }
8191
8192 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
8193                                      unsigned long *percent)
8194 {
8195         unsigned long long coremem;
8196         char *endptr;
8197
8198         if (!p)
8199                 return -EINVAL;
8200
8201         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
8202         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
8203         if (*endptr == '%') {
8204                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
8205                 WARN_ON(coremem > 100);
8206
8207                 *percent = coremem;
8208         } else {
8209                 coremem = memparse(p, &p);
8210                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
8211                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
8212
8213                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
8214                 *percent = 0UL;
8215         }
8216         return 0;
8217 }
8218
8219 /*
8220  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8221  * cannot be reclaimed or migrated.
8222  */
8223 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
8224 {
8225         /* parse kernelcore=mirror */
8226         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
8227                 mirrored_kernelcore = true;
8228                 return 0;
8229         }
8230
8231         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
8232                                   &required_kernelcore_percent);
8233 }
8234
8235 /*
8236  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8237  * can be reclaimed or migrated.
8238  */
8239 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
8240 {
8241         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
8242                                   &required_movablecore_percent);
8243 }
8244
8245 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
8246 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
8247
8248 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
8249 {
8250         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
8251         totalram_pages_add(count);
8252 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
8253         if (PageHighMem(page))
8254                 totalhigh_pages_add(count);
8255 #endif
8256 }
8257 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
8258
8259 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
8260 {
8261         void *pos;
8262         unsigned long pages = 0;
8263
8264         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
8265         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
8266         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
8267                 struct page *page = virt_to_page(pos);
8268                 void *direct_map_addr;
8269
8270                 /*
8271                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
8272                  * because some architectures' virt_to_page()
8273                  * work with aliases.  Getting the direct map
8274                  * address ensures that we get a _writeable_
8275                  * alias for the memset().
8276                  */
8277                 direct_map_addr = page_address(page);
8278                 /*
8279                  * Perform a kasan-unchecked memset() since this memory
8280                  * has not been initialized.
8281                  */
8282                 direct_map_addr = kasan_reset_tag(direct_map_addr);
8283                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
8284                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
8285
8286                 free_reserved_page(page);
8287         }
8288
8289         if (pages && s)
8290                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n", s, K(pages));
8291
8292         return pages;
8293 }
8294
8295 void __init mem_init_print_info(void)
8296 {
8297         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
8298         unsigned long init_code_size, init_data_size;
8299
8300         physpages = get_num_physpages();
8301         codesize = _etext - _stext;
8302         datasize = _edata - _sdata;
8303         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
8304         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
8305         init_data_size = __init_end - __init_begin;
8306         init_code_size = _einittext - _sinittext;
8307
8308         /*
8309          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
8310          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
8311          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
8312          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
8313          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
8314          */
8315 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
8316         do { \
8317                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
8318                         size -= adj; \
8319         } while (0)
8320
8321         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
8322                      _sinittext, init_code_size);
8323         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
8324         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
8325         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
8326         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
8327
8328 #undef  adj_init_size
8329
8330         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
8331 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8332                 ", %luK highmem"
8333 #endif
8334                 ")\n",
8335                 K(nr_free_pages()), K(physpages),
8336                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
8337                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
8338                 K(physpages - totalram_pages() - totalcma_pages),
8339                 K(totalcma_pages)
8340 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8341                 , K(totalhigh_pages())
8342 #endif
8343                 );
8344 }
8345
8346 /**
8347  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
8348  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
8349  *
8350  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
8351  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
8352  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
8353  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
8354  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
8355  * smaller per-cpu batchsize.
8356  */
8357 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
8358 {
8359         dma_reserve = new_dma_reserve;
8360 }
8361
8362 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
8363 {
8364         struct zone *zone;
8365
8366         lru_add_drain_cpu(cpu);
8367         drain_pages(cpu);
8368
8369         /*
8370          * Spill the event counters of the dead processor
8371          * into the current processors event counters.
8372          * This artificially elevates the count of the current
8373          * processor.
8374          */
8375         vm_events_fold_cpu(cpu);
8376
8377         /*
8378          * Zero the differential counters of the dead processor
8379          * so that the vm statistics are consistent.
8380          *
8381          * This is only okay since the processor is dead and cannot
8382          * race with what we are doing.
8383          */
8384         cpu_vm_stats_fold(cpu);
8385
8386         for_each_populated_zone(zone)
8387                 zone_pcp_update(zone, 0);
8388
8389         return 0;
8390 }
8391
8392 static int page_alloc_cpu_online(unsigned int cpu)
8393 {
8394         struct zone *zone;
8395
8396         for_each_populated_zone(zone)
8397                 zone_pcp_update(zone, 1);
8398         return 0;
8399 }
8400
8401 #ifdef CONFIG_NUMA
8402 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
8403
8404 static int __init set_hashdist(char *str)
8405 {
8406         if (!str)
8407                 return 0;
8408         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
8409         return 1;
8410 }
8411 __setup("hashdist=", set_hashdist);
8412 #endif
8413
8414 void __init page_alloc_init(void)
8415 {
8416         int ret;
8417
8418 #ifdef CONFIG_NUMA
8419         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
8420                 hashdist = 0;
8421 #endif
8422
8423         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC,
8424                                         "mm/page_alloc:pcp",
8425                                         page_alloc_cpu_online,
8426                                         page_alloc_cpu_dead);
8427         WARN_ON(ret < 0);
8428 }
8429
8430 /*
8431  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
8432  *      or min_free_kbytes changes.
8433  */
8434 static void calculate_totalreserve_pages(void)
8435 {
8436         struct pglist_data *pgdat;
8437         unsigned long reserve_pages = 0;
8438         enum zone_type i, j;
8439
8440         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8441
8442                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
8443
8444                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8445                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
8446                         long max = 0;
8447                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
8448
8449                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
8450                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8451                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
8452                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
8453                         }
8454
8455                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
8456                         max += high_wmark_pages(zone);
8457
8458                         if (max > managed_pages)
8459                                 max = managed_pages;
8460
8461                         pgdat->totalreserve_pages += max;
8462
8463                         reserve_pages += max;
8464                 }
8465         }
8466         totalreserve_pages = reserve_pages;
8467 }
8468
8469 /*
8470  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
8471  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
8472  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
8473  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
8474  */
8475 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
8476 {
8477         struct pglist_data *pgdat;
8478         enum zone_type i, j;
8479
8480         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8481                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES - 1; i++) {
8482                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[i];
8483                         int ratio = sysctl_lowmem_reserve_ratio[i];
8484                         bool clear = !ratio || !zone_managed_pages(zone);
8485                         unsigned long managed_pages = 0;
8486
8487                         for (j = i + 1; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8488                                 struct zone *upper_zone = &pgdat->node_zones[j];
8489
8490                                 managed_pages += zone_managed_pages(upper_zone);
8491
8492                                 if (clear)
8493                                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
8494                                 else
8495                                         zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages / ratio;
8496                         }
8497                 }
8498         }
8499
8500         /* update totalreserve_pages */
8501         calculate_totalreserve_pages();
8502 }
8503
8504 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
8505 {
8506         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
8507         unsigned long lowmem_pages = 0;
8508         struct zone *zone;
8509         unsigned long flags;
8510
8511         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
8512         for_each_zone(zone) {
8513                 if (!is_highmem(zone))
8514                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
8515         }
8516
8517         for_each_zone(zone) {
8518                 u64 tmp;
8519
8520                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8521                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
8522                 do_div(tmp, lowmem_pages);
8523                 if (is_highmem(zone)) {
8524                         /*
8525                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
8526                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
8527                          * value here.
8528                          *
8529                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
8530                          * deltas control async page reclaim, and so should
8531                          * not be capped for highmem.
8532                          */
8533                         unsigned long min_pages;
8534
8535                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
8536                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
8537                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
8538                 } else {
8539                         /*
8540                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
8541                          * proportionate to the zone's size.
8542                          */
8543                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
8544                 }
8545
8546                 /*
8547                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
8548                  * scale factor in proportion to available memory, but
8549                  * ensure a minimum size on small systems.
8550                  */
8551                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
8552                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
8553                                       watermark_scale_factor, 10000));
8554
8555                 zone->watermark_boost = 0;
8556                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
8557                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = low_wmark_pages(zone) + tmp;
8558                 zone->_watermark[WMARK_PROMO] = high_wmark_pages(zone) + tmp;
8559
8560                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8561         }
8562
8563         /* update totalreserve_pages */
8564         calculate_totalreserve_pages();
8565 }
8566
8567 /**
8568  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
8569  * or when memory is hot-{added|removed}
8570  *
8571  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
8572  * correctly with respect to min_free_kbytes.
8573  */
8574 void setup_per_zone_wmarks(void)
8575 {
8576         struct zone *zone;
8577         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
8578
8579         spin_lock(&lock);
8580         __setup_per_zone_wmarks();
8581         spin_unlock(&lock);
8582
8583         /*
8584          * The watermark size have changed so update the pcpu batch
8585          * and high limits or the limits may be inappropriate.
8586          */
8587         for_each_zone(zone)
8588                 zone_pcp_update(zone, 0);
8589 }
8590
8591 /*
8592  * Initialise min_free_kbytes.
8593  *
8594  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
8595  * we want it large (256MB max).  But it is not linear, because network
8596  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
8597  *
8598  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
8599  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
8600  *
8601  * which yields
8602  *
8603  * 16MB:        512k
8604  * 32MB:        724k
8605  * 64MB:        1024k
8606  * 128MB:       1448k
8607  * 256MB:       2048k
8608  * 512MB:       2896k
8609  * 1024MB:      4096k
8610  * 2048MB:      5792k
8611  * 4096MB:      8192k
8612  * 8192MB:      11584k
8613  * 16384MB:     16384k
8614  */
8615 void calculate_min_free_kbytes(void)
8616 {
8617         unsigned long lowmem_kbytes;
8618         int new_min_free_kbytes;
8619
8620         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
8621         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
8622
8623         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes)
8624                 min_free_kbytes = clamp(new_min_free_kbytes, 128, 262144);
8625         else
8626                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
8627                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
8628
8629 }
8630
8631 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
8632 {
8633         calculate_min_free_kbytes();
8634         setup_per_zone_wmarks();
8635         refresh_zone_stat_thresholds();
8636         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8637
8638 #ifdef CONFIG_NUMA
8639         setup_min_unmapped_ratio();
8640         setup_min_slab_ratio();
8641 #endif
8642
8643         khugepaged_min_free_kbytes_update();
8644
8645         return 0;
8646 }
8647 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
8648
8649 /*
8650  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
8651  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
8652  *      changes.
8653  */
8654 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8655                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8656 {
8657         int rc;
8658
8659         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8660         if (rc)
8661                 return rc;
8662
8663         if (write) {
8664                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
8665                 setup_per_zone_wmarks();
8666         }
8667         return 0;
8668 }
8669
8670 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8671                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8672 {
8673         int rc;
8674
8675         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8676         if (rc)
8677                 return rc;
8678
8679         if (write)
8680                 setup_per_zone_wmarks();
8681
8682         return 0;
8683 }
8684
8685 #ifdef CONFIG_NUMA
8686 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
8687 {
8688         pg_data_t *pgdat;
8689         struct zone *zone;
8690
8691         for_each_online_pgdat(pgdat)
8692                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
8693
8694         for_each_zone(zone)
8695                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8696                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
8697 }
8698
8699
8700 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8701                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8702 {
8703         int rc;
8704
8705         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8706         if (rc)
8707                 return rc;
8708
8709         setup_min_unmapped_ratio();
8710
8711         return 0;
8712 }
8713
8714 static void setup_min_slab_ratio(void)
8715 {
8716         pg_data_t *pgdat;
8717         struct zone *zone;
8718
8719         for_each_online_pgdat(pgdat)
8720                 pgdat->min_slab_pages = 0;
8721
8722         for_each_zone(zone)
8723                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8724                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
8725 }
8726
8727 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8728                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8729 {
8730         int rc;
8731
8732         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8733         if (rc)
8734                 return rc;
8735
8736         setup_min_slab_ratio();
8737
8738         return 0;
8739 }
8740 #endif
8741
8742 /*
8743  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
8744  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
8745  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
8746  *
8747  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
8748  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
8749  * if in function of the boot time zone sizes.
8750  */
8751 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8752                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8753 {
8754         int i;
8755
8756         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8757
8758         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8759                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] < 1)
8760                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] = 0;
8761         }
8762
8763         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8764         return 0;
8765 }
8766
8767 /*
8768  * percpu_pagelist_high_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
8769  * cpu. It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
8770  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
8771  */
8772 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table,
8773                 int write, void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8774 {
8775         struct zone *zone;
8776         int old_percpu_pagelist_high_fraction;
8777         int ret;
8778
8779         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8780         old_percpu_pagelist_high_fraction = percpu_pagelist_high_fraction;
8781
8782         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8783         if (!write || ret < 0)
8784                 goto out;
8785
8786         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
8787         if (percpu_pagelist_high_fraction &&
8788             percpu_pagelist_high_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION) {
8789                 percpu_pagelist_high_fraction = old_percpu_pagelist_high_fraction;
8790                 ret = -EINVAL;
8791                 goto out;
8792         }
8793
8794         /* No change? */
8795         if (percpu_pagelist_high_fraction == old_percpu_pagelist_high_fraction)
8796                 goto out;
8797
8798         for_each_populated_zone(zone)
8799                 zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
8800 out:
8801         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8802         return ret;
8803 }
8804
8805 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
8806 /*
8807  * Returns the number of pages that arch has reserved but
8808  * is not known to alloc_large_system_hash().
8809  */
8810 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
8811 {
8812         return 0;
8813 }
8814 #endif
8815
8816 /*
8817  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
8818  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
8819  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
8820  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
8821  * only doubles, instead of quadrupling as well.
8822  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
8823  * makes sense, it is disabled on such platforms.
8824  */
8825 #if __BITS_PER_LONG > 32
8826 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
8827 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
8828 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
8829 #endif
8830
8831 /*
8832  * allocate a large system hash table from bootmem
8833  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
8834  *   quantity of entries
8835  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
8836  */
8837 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
8838                                      unsigned long bucketsize,
8839                                      unsigned long numentries,
8840                                      int scale,
8841                                      int flags,
8842                                      unsigned int *_hash_shift,
8843                                      unsigned int *_hash_mask,
8844                                      unsigned long low_limit,
8845                                      unsigned long high_limit)
8846 {
8847         unsigned long long max = high_limit;
8848         unsigned long log2qty, size;
8849         void *table = NULL;
8850         gfp_t gfp_flags;
8851         bool virt;
8852         bool huge;
8853
8854         /* allow the kernel cmdline to have a say */
8855         if (!numentries) {
8856                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
8857                 numentries = nr_kernel_pages;
8858                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
8859
8860                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
8861                 if (PAGE_SHIFT < 20)
8862                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
8863
8864 #if __BITS_PER_LONG > 32
8865                 if (!high_limit) {
8866                         unsigned long adapt;
8867
8868                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
8869                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
8870                                 scale++;
8871                 }
8872 #endif
8873
8874                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
8875                 if (scale > PAGE_SHIFT)
8876                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
8877                 else
8878                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
8879
8880                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
8881                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
8882                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
8883                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
8884                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
8885                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
8886                                 BUG_ON(!numentries);
8887                         }
8888                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
8889                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
8890         }
8891         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
8892
8893         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
8894         if (max == 0) {
8895                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
8896                 do_div(max, bucketsize);
8897         }
8898         max = min(max, 0x80000000ULL);
8899
8900         if (numentries < low_limit)
8901                 numentries = low_limit;
8902         if (numentries > max)
8903                 numentries = max;
8904
8905         log2qty = ilog2(numentries);
8906
8907         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
8908         do {
8909                 virt = false;
8910                 size = bucketsize << log2qty;
8911                 if (flags & HASH_EARLY) {
8912                         if (flags & HASH_ZERO)
8913                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
8914                         else
8915                                 table = memblock_alloc_raw(size,
8916                                                            SMP_CACHE_BYTES);
8917                 } else if (get_order(size) >= MAX_ORDER || hashdist) {
8918                         table = __vmalloc(size, gfp_flags);
8919                         virt = true;
8920                         if (table)
8921                                 huge = is_vm_area_hugepages(table);
8922                 } else {
8923                         /*
8924                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
8925                          * some pages at the end of hash table which
8926                          * alloc_pages_exact() automatically does
8927                          */
8928                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
8929                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
8930                 }
8931         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
8932
8933         if (!table)
8934                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
8935
8936         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
8937                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
8938                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
8939
8940         if (_hash_shift)
8941                 *_hash_shift = log2qty;
8942         if (_hash_mask)
8943                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8944
8945         return table;
8946 }
8947
8948 /*
8949  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8950  *
8951  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8952  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8953  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8954  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8955  *
8956  * Returns a page without holding a reference. If the caller wants to
8957  * dereference that page (e.g., dumping), it has to make sure that it
8958  * cannot get removed (e.g., via memory unplug) concurrently.
8959  *
8960  */
8961 struct page *has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page,
8962                                  int migratetype, int flags)
8963 {
8964         unsigned long iter = 0;
8965         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8966         unsigned long offset = pfn % pageblock_nr_pages;
8967
8968         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8969                 /*
8970                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8971                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8972                  * so consider them movable here.
8973                  */
8974                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8975                         return NULL;
8976
8977                 return page;
8978         }
8979
8980         for (; iter < pageblock_nr_pages - offset; iter++) {
8981                 page = pfn_to_page(pfn + iter);
8982
8983                 /*
8984                  * Both, bootmem allocations and memory holes are marked
8985                  * PG_reserved and are unmovable. We can even have unmovable
8986                  * allocations inside ZONE_MOVABLE, for example when
8987                  * specifying "movablecore".
8988                  */
8989                 if (PageReserved(page))
8990                         return page;
8991
8992                 /*
8993                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8994                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8995                  * is movable.
8996                  */
8997                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8998                         continue;
8999
9000                 /*
9001                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
9002                  * THPs are on the LRU, but need to be counted as #small pages.
9003                  * We need not scan over tail pages because we don't
9004                  * handle each tail page individually in migration.
9005                  */
9006                 if (PageHuge(page) || PageTransCompound(page)) {
9007                         struct page *head = compound_head(page);
9008                         unsigned int skip_pages;
9009
9010                         if (PageHuge(page)) {
9011                                 if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
9012                                         return page;
9013                         } else if (!PageLRU(head) && !__PageMovable(head)) {
9014                                 return page;
9015                         }
9016
9017                         skip_pages = compound_nr(head) - (page - head);
9018                         iter += skip_pages - 1;
9019                         continue;
9020                 }
9021
9022                 /*
9023                  * We can't use page_count without pin a page
9024                  * because another CPU can free compound page.
9025                  * This check already skips compound tails of THP
9026                  * because their page->_refcount is zero at all time.
9027                  */
9028                 if (!page_ref_count(page)) {
9029                         if (PageBuddy(page))
9030                                 iter += (1 << buddy_order(page)) - 1;
9031                         continue;
9032                 }
9033
9034                 /*
9035                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9036                  * page_count() is not 0.
9037                  */
9038                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageHWPoison(page))
9039                         continue;
9040
9041                 /*
9042                  * We treat all PageOffline() pages as movable when offlining
9043                  * to give drivers a chance to decrement their reference count
9044                  * in MEM_GOING_OFFLINE in order to indicate that these pages
9045                  * can be offlined as there are no direct references anymore.
9046                  * For actually unmovable PageOffline() where the driver does
9047                  * not support this, we will fail later when trying to actually
9048                  * move these pages that still have a reference count > 0.
9049                  * (false negatives in this function only)
9050                  */
9051                 if ((flags & MEMORY_OFFLINE) && PageOffline(page))
9052                         continue;
9053
9054                 if (__PageMovable(page) || PageLRU(page))
9055                         continue;
9056
9057                 /*
9058                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
9059                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
9060                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
9061                  */
9062                 return page;
9063         }
9064         return NULL;
9065 }
9066
9067 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
9068 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
9069 {
9070         return ALIGN_DOWN(pfn, MAX_ORDER_NR_PAGES);
9071 }
9072
9073 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
9074 {
9075         return ALIGN(pfn, MAX_ORDER_NR_PAGES);
9076 }
9077
9078 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG) || \
9079         (defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG_CORE) && defined(DYNAMIC_DEBUG_MODULE))
9080 /* Usage: See admin-guide/dynamic-debug-howto.rst */
9081 static void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9082 {
9083         DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, "migrate failure");
9084
9085         if (DYNAMIC_DEBUG_BRANCH(descriptor)) {
9086                 struct page *page;
9087
9088                 dump_stack();
9089                 list_for_each_entry(page, page_list, lru)
9090                         dump_page(page, "migration failure");
9091         }
9092 }
9093 #else
9094 static inline void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9095 {
9096 }
9097 #endif
9098
9099 /* [start, end) must belong to a single zone. */
9100 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
9101                                         unsigned long start, unsigned long end)
9102 {
9103         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
9104         unsigned int nr_reclaimed;
9105         unsigned long pfn = start;
9106         unsigned int tries = 0;
9107         int ret = 0;
9108         struct migration_target_control mtc = {
9109                 .nid = zone_to_nid(cc->zone),
9110                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
9111         };
9112
9113         lru_cache_disable();
9114
9115         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
9116                 if (fatal_signal_pending(current)) {
9117                         ret = -EINTR;
9118                         break;
9119                 }
9120
9121                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
9122                         cc->nr_migratepages = 0;
9123                         ret = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
9124                         if (ret && ret != -EAGAIN)
9125                                 break;
9126                         pfn = cc->migrate_pfn;
9127                         tries = 0;
9128                 } else if (++tries == 5) {
9129                         ret = -EBUSY;
9130                         break;
9131                 }
9132
9133                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
9134                                                         &cc->migratepages);
9135                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
9136
9137                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migration_target,
9138                         NULL, (unsigned long)&mtc, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE, NULL);
9139
9140                 /*
9141                  * On -ENOMEM, migrate_pages() bails out right away. It is pointless
9142                  * to retry again over this error, so do the same here.
9143                  */
9144                 if (ret == -ENOMEM)
9145                         break;
9146         }
9147
9148         lru_cache_enable();
9149         if (ret < 0) {
9150                 if (ret == -EBUSY)
9151                         alloc_contig_dump_pages(&cc->migratepages);
9152                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
9153                 return ret;
9154         }
9155         return 0;
9156 }
9157
9158 /**
9159  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
9160  * @start:      start PFN to allocate
9161  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
9162  * @migratetype:        migratetype of the underlying pageblocks (either
9163  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
9164  *                      in range must have the same migratetype and it must
9165  *                      be either of the two.
9166  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
9167  *
9168  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
9169  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
9170  *
9171  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
9172  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
9173  * be modified by others.
9174  *
9175  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
9176  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
9177  * need to be freed with free_contig_range().
9178  */
9179 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
9180                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
9181 {
9182         unsigned long outer_start, outer_end;
9183         unsigned int order;
9184         int ret = 0;
9185
9186         struct compact_control cc = {
9187                 .nr_migratepages = 0,
9188                 .order = -1,
9189                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
9190                 .mode = MIGRATE_SYNC,
9191                 .ignore_skip_hint = true,
9192                 .no_set_skip_hint = true,
9193                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
9194                 .alloc_contig = true,
9195         };
9196         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
9197
9198         /*
9199          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
9200          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
9201          * have different sizes, and due to the way page allocator
9202          * work, we align the range to biggest of the two pages so
9203          * that page allocator won't try to merge buddies from
9204          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
9205          * other migration type.
9206          *
9207          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
9208          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
9209          * we are interested in).  This will put all the pages in
9210          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
9211          *
9212          * When this is done, we take the pages in range from page
9213          * allocator removing them from the buddy system.  This way
9214          * page allocator will never consider using them.
9215          *
9216          * This lets us mark the pageblocks back as
9217          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
9218          * aligned range but not in the unaligned, original range are
9219          * put back to page allocator so that buddy can use them.
9220          */
9221
9222         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
9223                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
9224         if (ret)
9225                 return ret;
9226
9227         drain_all_pages(cc.zone);
9228
9229         /*
9230          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
9231          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
9232          * which will report the busy page.
9233          *
9234          * It is possible that busy pages could become available before
9235          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
9236          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
9237          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
9238          */
9239         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
9240         if (ret && ret != -EBUSY)
9241                 goto done;
9242         ret = 0;
9243
9244         /*
9245          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
9246          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
9247          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
9248          * What we are going to do is to allocate all pages from
9249          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
9250          *
9251          * The only problem is that pages at the beginning and at the
9252          * end of interesting range may be not aligned with pages that
9253          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
9254          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
9255          * once this is done free the pages we are not interested in.
9256          *
9257          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
9258          * isolated thus they won't get removed from buddy.
9259          */
9260
9261         order = 0;
9262         outer_start = start;
9263         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
9264                 if (++order >= MAX_ORDER) {
9265                         outer_start = start;
9266                         break;
9267                 }
9268                 outer_start &= ~0UL << order;
9269         }
9270
9271         if (outer_start != start) {
9272                 order = buddy_order(pfn_to_page(outer_start));
9273
9274                 /*
9275                  * outer_start page could be small order buddy page and
9276                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
9277                  * in this case to report failed page properly
9278                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
9279                  */
9280                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
9281                         outer_start = start;
9282         }
9283
9284         /* Make sure the range is really isolated. */
9285         if (test_pages_isolated(outer_start, end, 0)) {
9286                 ret = -EBUSY;
9287                 goto done;
9288         }
9289
9290         /* Grab isolated pages from freelists. */
9291         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
9292         if (!outer_end) {
9293                 ret = -EBUSY;
9294                 goto done;
9295         }
9296
9297         /* Free head and tail (if any) */
9298         if (start != outer_start)
9299                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
9300         if (end != outer_end)
9301                 free_contig_range(end, outer_end - end);
9302
9303 done:
9304         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
9305                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
9306         return ret;
9307 }
9308 EXPORT_SYMBOL(alloc_contig_range);
9309
9310 static int __alloc_contig_pages(unsigned long start_pfn,
9311                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
9312 {
9313         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9314
9315         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
9316                                   gfp_mask);
9317 }
9318
9319 static bool pfn_range_valid_contig(struct zone *z, unsigned long start_pfn,
9320                                    unsigned long nr_pages)
9321 {
9322         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9323         struct page *page;
9324
9325         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
9326                 page = pfn_to_online_page(i);
9327                 if (!page)
9328                         return false;
9329
9330                 if (page_zone(page) != z)
9331                         return false;
9332
9333                 if (PageReserved(page))
9334                         return false;
9335         }
9336         return true;
9337 }
9338
9339 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
9340                                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
9341 {
9342         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
9343
9344         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
9345 }
9346
9347 /**
9348  * alloc_contig_pages() -- tries to find and allocate contiguous range of pages
9349  * @nr_pages:   Number of contiguous pages to allocate
9350  * @gfp_mask:   GFP mask to limit search and used during compaction
9351  * @nid:        Target node
9352  * @nodemask:   Mask for other possible nodes
9353  *
9354  * This routine is a wrapper around alloc_contig_range(). It scans over zones
9355  * on an applicable zonelist to find a contiguous pfn range which can then be
9356  * tried for allocation with alloc_contig_range(). This routine is intended
9357  * for allocation requests which can not be fulfilled with the buddy allocator.
9358  *
9359  * The allocated memory is always aligned to a page boundary. If nr_pages is a
9360  * power of two, then allocated range is also guaranteed to be aligned to same
9361  * nr_pages (e.g. 1GB request would be aligned to 1GB).
9362  *
9363  * Allocated pages can be freed with free_contig_range() or by manually calling
9364  * __free_page() on each allocated page.
9365  *
9366  * Return: pointer to contiguous pages on success, or NULL if not successful.
9367  */
9368 struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
9369                                 int nid, nodemask_t *nodemask)
9370 {
9371         unsigned long ret, pfn, flags;
9372         struct zonelist *zonelist;
9373         struct zone *zone;
9374         struct zoneref *z;
9375
9376         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
9377         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
9378                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
9379                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9380
9381                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
9382                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
9383                         if (pfn_range_valid_contig(zone, pfn, nr_pages)) {
9384                                 /*
9385                                  * We release the zone lock here because
9386                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
9387                                  * at some point. If there's an allocation
9388                                  * spinning on this lock, it may win the race
9389                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
9390                                  */
9391                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9392                                 ret = __alloc_contig_pages(pfn, nr_pages,
9393                                                         gfp_mask);
9394                                 if (!ret)
9395                                         return pfn_to_page(pfn);
9396                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9397                         }
9398                         pfn += nr_pages;
9399                 }
9400                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9401         }
9402         return NULL;
9403 }
9404 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
9405
9406 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
9407 {
9408         unsigned long count = 0;
9409
9410         for (; nr_pages--; pfn++) {
9411                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
9412
9413                 count += page_count(page) != 1;
9414                 __free_page(page);
9415         }
9416         WARN(count != 0, "%lu pages are still in use!\n", count);
9417 }
9418 EXPORT_SYMBOL(free_contig_range);
9419
9420 /*
9421  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
9422  * page high values need to be recalculated.
9423  */
9424 void zone_pcp_update(struct zone *zone, int cpu_online)
9425 {
9426         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9427         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, cpu_online);
9428         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9429 }
9430
9431 /*
9432  * Effectively disable pcplists for the zone by setting the high limit to 0
9433  * and draining all cpus. A concurrent page freeing on another CPU that's about
9434  * to put the page on pcplist will either finish before the drain and the page
9435  * will be drained, or observe the new high limit and skip the pcplist.
9436  *
9437  * Must be paired with a call to zone_pcp_enable().
9438  */
9439 void zone_pcp_disable(struct zone *zone)
9440 {
9441         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9442         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0, 1);
9443         __drain_all_pages(zone, true);
9444 }
9445
9446 void zone_pcp_enable(struct zone *zone)
9447 {
9448         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, zone->pageset_high, zone->pageset_batch);
9449         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9450 }
9451
9452 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
9453 {
9454         int cpu;
9455         struct per_cpu_zonestat *pzstats;
9456
9457         if (zone->per_cpu_pageset != &boot_pageset) {
9458                 for_each_online_cpu(cpu) {
9459                         pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
9460                         drain_zonestat(zone, pzstats);
9461                 }
9462                 free_percpu(zone->per_cpu_pageset);
9463                 free_percpu(zone->per_cpu_zonestats);
9464                 zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
9465                 zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
9466         }
9467 }
9468
9469 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
9470 /*
9471  * All pages in the range must be in a single zone, must not contain holes,
9472  * must span full sections, and must be isolated before calling this function.
9473  */
9474 void __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
9475 {
9476         unsigned long pfn = start_pfn;
9477         struct page *page;
9478         struct zone *zone;
9479         unsigned int order;
9480         unsigned long flags;
9481
9482         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
9483         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
9484         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9485         while (pfn < end_pfn) {
9486                 page = pfn_to_page(pfn);
9487                 /*
9488                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9489                  * page_count() is not 0.
9490                  */
9491                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
9492                         pfn++;
9493                         continue;
9494                 }
9495                 /*
9496                  * At this point all remaining PageOffline() pages have a
9497                  * reference count of 0 and can simply be skipped.
9498                  */
9499                 if (PageOffline(page)) {
9500                         BUG_ON(page_count(page));
9501                         BUG_ON(PageBuddy(page));
9502                         pfn++;
9503                         continue;
9504                 }
9505
9506                 BUG_ON(page_count(page));
9507                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
9508                 order = buddy_order(page);
9509                 del_page_from_free_list(page, zone, order);
9510                 pfn += (1 << order);
9511         }
9512         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9513 }
9514 #endif
9515
9516 /*
9517  * This function returns a stable result only if called under zone lock.
9518  */
9519 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
9520 {
9521         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9522         unsigned int order;
9523
9524         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9525                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9526
9527                 if (PageBuddy(page_head) &&
9528                     buddy_order_unsafe(page_head) >= order)
9529                         break;
9530         }
9531
9532         return order < MAX_ORDER;
9533 }
9534 EXPORT_SYMBOL(is_free_buddy_page);
9535
9536 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
9537 /*
9538  * Break down a higher-order page in sub-pages, and keep our target out of
9539  * buddy allocator.
9540  */
9541 static void break_down_buddy_pages(struct zone *zone, struct page *page,
9542                                    struct page *target, int low, int high,
9543                                    int migratetype)
9544 {
9545         unsigned long size = 1 << high;
9546         struct page *current_buddy, *next_page;
9547
9548         while (high > low) {
9549                 high--;
9550                 size >>= 1;
9551
9552                 if (target >= &page[size]) {
9553                         next_page = page + size;
9554                         current_buddy = page;
9555                 } else {
9556                         next_page = page;
9557                         current_buddy = page + size;
9558                 }
9559
9560                 if (set_page_guard(zone, current_buddy, high, migratetype))
9561                         continue;
9562
9563                 if (current_buddy != target) {
9564                         add_to_free_list(current_buddy, zone, high, migratetype);
9565                         set_buddy_order(current_buddy, high);
9566                         page = next_page;
9567                 }
9568         }
9569 }
9570
9571 /*
9572  * Take a page that will be marked as poisoned off the buddy allocator.
9573  */
9574 bool take_page_off_buddy(struct page *page)
9575 {
9576         struct zone *zone = page_zone(page);
9577         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9578         unsigned long flags;
9579         unsigned int order;
9580         bool ret = false;
9581
9582         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9583         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9584                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9585                 int page_order = buddy_order(page_head);
9586
9587                 if (PageBuddy(page_head) && page_order >= order) {
9588                         unsigned long pfn_head = page_to_pfn(page_head);
9589                         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page_head,
9590                                                                    pfn_head);
9591
9592                         del_page_from_free_list(page_head, zone, page_order);
9593                         break_down_buddy_pages(zone, page_head, page, 0,
9594                                                 page_order, migratetype);
9595                         SetPageHWPoisonTakenOff(page);
9596                         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
9597                                 __mod_zone_freepage_state(zone, -1, migratetype);
9598                         ret = true;
9599                         break;
9600                 }
9601                 if (page_count(page_head) > 0)
9602                         break;
9603         }
9604         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9605         return ret;
9606 }
9607
9608 /*
9609  * Cancel takeoff done by take_page_off_buddy().
9610  */
9611 bool put_page_back_buddy(struct page *page)
9612 {
9613         struct zone *zone = page_zone(page);
9614         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9615         unsigned long flags;
9616         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
9617         bool ret = false;
9618
9619         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9620         if (put_page_testzero(page)) {
9621                 ClearPageHWPoisonTakenOff(page);
9622                 __free_one_page(page, pfn, zone, 0, migratetype, FPI_NONE);
9623                 if (TestClearPageHWPoison(page)) {
9624                         num_poisoned_pages_dec();
9625                         ret = true;
9626                 }
9627         }
9628         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9629
9630         return ret;
9631 }
9632 #endif
9633
9634 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
9635 bool has_managed_dma(void)
9636 {
9637         struct pglist_data *pgdat;
9638
9639         for_each_online_pgdat(pgdat) {
9640                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[ZONE_DMA];
9641
9642                 if (managed_zone(zone))
9643                         return true;
9644         }
9645         return false;
9646 }
9647 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA */