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