07a0d722d481f26004751de083a5cca1c04c16e9
[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 struct pcpu_drain {
101         struct zone *zone;
102         struct work_struct work;
103 };
104 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
105 DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_drain, pcpu_drain);
106
107 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
108 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
109 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
110 #endif
111
112 /*
113  * Array of node states.
114  */
115 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
116         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
117         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
118 #ifndef CONFIG_NUMA
119         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
120 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
121         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
122 #endif
123         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
124         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
125 #endif  /* NUMA */
126 };
127 EXPORT_SYMBOL(node_states);
128
129 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
130 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
131 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
132 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
133
134 int percpu_pagelist_fraction;
135 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
136
137 /*
138  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
139  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
140  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
141  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
142  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
143  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
144  */
145 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
146 {
147         return page->index;
148 }
149
150 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
151 {
152         page->index = migratetype;
153 }
154
155 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
156 /*
157  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
158  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
159  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
160  * they should always be called with system_transition_mutex held
161  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
162  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
163  * with that modification).
164  */
165
166 static gfp_t saved_gfp_mask;
167
168 void pm_restore_gfp_mask(void)
169 {
170         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
171         if (saved_gfp_mask) {
172                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
173                 saved_gfp_mask = 0;
174         }
175 }
176
177 void pm_restrict_gfp_mask(void)
178 {
179         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
180         WARN_ON(saved_gfp_mask);
181         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
182         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
183 }
184
185 bool pm_suspended_storage(void)
186 {
187         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
188                 return false;
189         return true;
190 }
191 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
192
193 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
194 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
195 #endif
196
197 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
198
199 /*
200  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
201  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
202  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
203  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
204  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
205  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
206  *
207  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
208  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
209  */
210 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
211 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
212         [ZONE_DMA] = 256,
213 #endif
214 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
215         [ZONE_DMA32] = 256,
216 #endif
217         [ZONE_NORMAL] = 32,
218 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
219         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
220 #endif
221         [ZONE_MOVABLE] = 0,
222 };
223
224 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
225
226 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
228          "DMA",
229 #endif
230 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
231          "DMA32",
232 #endif
233          "Normal",
234 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
235          "HighMem",
236 #endif
237          "Movable",
238 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
239          "Device",
240 #endif
241 };
242
243 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
244         "Unmovable",
245         "Movable",
246         "Reclaimable",
247         "HighAtomic",
248 #ifdef CONFIG_CMA
249         "CMA",
250 #endif
251 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
252         "Isolate",
253 #endif
254 };
255
256 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
257         NULL,
258         free_compound_page,
259 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
260         free_huge_page,
261 #endif
262 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
263         free_transhuge_page,
264 #endif
265 };
266
267 int min_free_kbytes = 1024;
268 int user_min_free_kbytes = -1;
269 #ifdef CONFIG_DISCONTIGMEM
270 /*
271  * DiscontigMem defines memory ranges as separate pg_data_t even if the ranges
272  * are not on separate NUMA nodes. Functionally this works but with
273  * watermark_boost_factor, it can reclaim prematurely as the ranges can be
274  * quite small. By default, do not boost watermarks on discontigmem as in
275  * many cases very high-order allocations like THP are likely to be
276  * unsupported and the premature reclaim offsets the advantage of long-term
277  * fragmentation avoidance.
278  */
279 int watermark_boost_factor __read_mostly;
280 #else
281 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
282 #endif
283 int watermark_scale_factor = 10;
284
285 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
286 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
287 static unsigned long dma_reserve __initdata;
288
289 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
290 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
291 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
292 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
293 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
294 static unsigned long required_movablecore __initdata;
295 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
296 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
297 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
298
299 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
300 int movable_zone;
301 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
302 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
303
304 #if MAX_NUMNODES > 1
305 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
306 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
307 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
308 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
309 #endif
310
311 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
312
313 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
314 /*
315  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
316  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
317  * and we can permanently disable that path.
318  */
319 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
320
321 /*
322  * Calling kasan_free_pages() only after deferred memory initialization
323  * has completed. Poisoning pages during deferred memory init will greatly
324  * lengthen the process and cause problem in large memory systems as the
325  * deferred pages initialization is done with interrupt disabled.
326  *
327  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
328  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
329  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
330  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
331  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
332  * initialization is done, but this is not likely to happen.
333  */
334 static inline void kasan_free_nondeferred_pages(struct page *page, int order)
335 {
336         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages))
337                 kasan_free_pages(page, order);
338 }
339
340 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
341 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
342 {
343         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
344
345         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
346                 return true;
347
348         return false;
349 }
350
351 /*
352  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
353  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
354  */
355 static bool __meminit
356 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
357 {
358         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
359
360         /*
361          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
362          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
363          */
364         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
365                 prev_end_pfn = end_pfn;
366                 nr_initialised = 0;
367         }
368
369         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
370         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
371                 return false;
372
373         /*
374          * We start only with one section of pages, more pages are added as
375          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
376          */
377         nr_initialised++;
378         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
379             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
380                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
381                 return true;
382         }
383         return false;
384 }
385 #else
386 #define kasan_free_nondeferred_pages(p, o)      kasan_free_pages(p, o)
387
388 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
389 {
390         return false;
391 }
392
393 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
394 {
395         return false;
396 }
397 #endif
398
399 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
400 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
401                                                         unsigned long pfn)
402 {
403 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
404         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
405 #else
406         return page_zone(page)->pageblock_flags;
407 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
408 }
409
410 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
411 {
412 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
413         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
414         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
415 #else
416         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
417         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
418 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
419 }
420
421 /**
422  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
423  * @page: The page within the block of interest
424  * @pfn: The target page frame number
425  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
426  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
427  *
428  * Return: pageblock_bits flags
429  */
430 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
431                                         unsigned long pfn,
432                                         unsigned long end_bitidx,
433                                         unsigned long mask)
434 {
435         unsigned long *bitmap;
436         unsigned long bitidx, word_bitidx;
437         unsigned long word;
438
439         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
440         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
441         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
442         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
443
444         word = bitmap[word_bitidx];
445         bitidx += end_bitidx;
446         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
447 }
448
449 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
450                                         unsigned long end_bitidx,
451                                         unsigned long mask)
452 {
453         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
454 }
455
456 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
457 {
458         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
459 }
460
461 /**
462  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
463  * @page: The page within the block of interest
464  * @flags: The flags to set
465  * @pfn: The target page frame number
466  * @end_bitidx: The last bit of interest
467  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
468  */
469 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
470                                         unsigned long pfn,
471                                         unsigned long end_bitidx,
472                                         unsigned long mask)
473 {
474         unsigned long *bitmap;
475         unsigned long bitidx, word_bitidx;
476         unsigned long old_word, word;
477
478         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
479         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
480
481         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
482         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
483         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
484         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
485
486         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
487
488         bitidx += end_bitidx;
489         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
490         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
491
492         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
493         for (;;) {
494                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
495                 if (word == old_word)
496                         break;
497                 word = old_word;
498         }
499 }
500
501 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
502 {
503         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
504                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
505                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
506
507         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
508                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
509 }
510
511 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
512 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         int ret = 0;
515         unsigned seq;
516         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
517         unsigned long sp, start_pfn;
518
519         do {
520                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
521                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
522                 sp = zone->spanned_pages;
523                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
524                         ret = 1;
525         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
526
527         if (ret)
528                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
529                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
530                         start_pfn, start_pfn + sp);
531
532         return ret;
533 }
534
535 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
536 {
537         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
538                 return 0;
539         if (zone != page_zone(page))
540                 return 0;
541
542         return 1;
543 }
544 /*
545  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
546  */
547 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
548 {
549         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
550                 return 1;
551         if (!page_is_consistent(zone, page))
552                 return 1;
553
554         return 0;
555 }
556 #else
557 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
558 {
559         return 0;
560 }
561 #endif
562
563 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
564                 unsigned long bad_flags)
565 {
566         static unsigned long resume;
567         static unsigned long nr_shown;
568         static unsigned long nr_unshown;
569
570         /*
571          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
572          * or allow a steady drip of one report per second.
573          */
574         if (nr_shown == 60) {
575                 if (time_before(jiffies, resume)) {
576                         nr_unshown++;
577                         goto out;
578                 }
579                 if (nr_unshown) {
580                         pr_alert(
581                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
582                                 nr_unshown);
583                         nr_unshown = 0;
584                 }
585                 nr_shown = 0;
586         }
587         if (nr_shown++ == 0)
588                 resume = jiffies + 60 * HZ;
589
590         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
591                 current->comm, page_to_pfn(page));
592         __dump_page(page, reason);
593         bad_flags &= page->flags;
594         if (bad_flags)
595                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
596                                                 bad_flags, &bad_flags);
597         dump_page_owner(page);
598
599         print_modules();
600         dump_stack();
601 out:
602         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
603         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
604         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
605 }
606
607 /*
608  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
609  *
610  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
611  *
612  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
613  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
614  *
615  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
616  * page destructors. See compound_page_dtors.
617  *
618  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
619  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
620  */
621
622 void free_compound_page(struct page *page)
623 {
624         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
625 }
626
627 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
628 {
629         int i;
630         int nr_pages = 1 << order;
631
632         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
633         set_compound_order(page, order);
634         __SetPageHead(page);
635         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
636                 struct page *p = page + i;
637                 set_page_count(p, 0);
638                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
639                 set_compound_head(p, page);
640         }
641         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
642 }
643
644 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
645 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
646 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
647                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
648 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
649 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
650
651 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
652 {
653         if (!buf)
654                 return -EINVAL;
655         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
656 }
657 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
658
659 static bool need_debug_guardpage(void)
660 {
661         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
662         if (!debug_pagealloc_enabled())
663                 return false;
664
665         if (!debug_guardpage_minorder())
666                 return false;
667
668         return true;
669 }
670
671 static void init_debug_guardpage(void)
672 {
673         if (!debug_pagealloc_enabled())
674                 return;
675
676         if (!debug_guardpage_minorder())
677                 return;
678
679         _debug_guardpage_enabled = true;
680 }
681
682 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
683         .need = need_debug_guardpage,
684         .init = init_debug_guardpage,
685 };
686
687 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
688 {
689         unsigned long res;
690
691         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
692                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
693                 return 0;
694         }
695         _debug_guardpage_minorder = res;
696         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
697         return 0;
698 }
699 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
700
701 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
702                                 unsigned int order, int migratetype)
703 {
704         struct page_ext *page_ext;
705
706         if (!debug_guardpage_enabled())
707                 return false;
708
709         if (order >= debug_guardpage_minorder())
710                 return false;
711
712         page_ext = lookup_page_ext(page);
713         if (unlikely(!page_ext))
714                 return false;
715
716         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
717
718         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
719         set_page_private(page, order);
720         /* Guard pages are not available for any usage */
721         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
722
723         return true;
724 }
725
726 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
727                                 unsigned int order, int migratetype)
728 {
729         struct page_ext *page_ext;
730
731         if (!debug_guardpage_enabled())
732                 return;
733
734         page_ext = lookup_page_ext(page);
735         if (unlikely(!page_ext))
736                 return;
737
738         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
739
740         set_page_private(page, 0);
741         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
742                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
743 }
744 #else
745 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
746 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
747                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
748 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
749                                 unsigned int order, int migratetype) {}
750 #endif
751
752 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
753 {
754         set_page_private(page, order);
755         __SetPageBuddy(page);
756 }
757
758 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
759 {
760         __ClearPageBuddy(page);
761         set_page_private(page, 0);
762 }
763
764 /*
765  * This function checks whether a page is free && is the buddy
766  * we can coalesce a page and its buddy if
767  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
768  * (b) the buddy is in the buddy system &&
769  * (c) a page and its buddy have the same order &&
770  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
771  *
772  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
773  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
774  *
775  * For recording page's order, we use page_private(page).
776  */
777 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
778                                                         unsigned int order)
779 {
780         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
781                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
782                         return 0;
783
784                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
785
786                 return 1;
787         }
788
789         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
790                 /*
791                  * zone check is done late to avoid uselessly
792                  * calculating zone/node ids for pages that could
793                  * never merge.
794                  */
795                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
796                         return 0;
797
798                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
799
800                 return 1;
801         }
802         return 0;
803 }
804
805 #ifdef CONFIG_COMPACTION
806 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
807 {
808         struct capture_control *capc = current->capture_control;
809
810         return capc &&
811                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
812                 !capc->page &&
813                 capc->cc->zone == zone &&
814                 capc->cc->direct_compaction ? capc : NULL;
815 }
816
817 static inline bool
818 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
819                    int order, int migratetype)
820 {
821         if (!capc || order != capc->cc->order)
822                 return false;
823
824         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
825         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
826             is_migrate_isolate(migratetype))
827                 return false;
828
829         /*
830          * Do not let lower order allocations polluate a movable pageblock.
831          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
832          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
833          * have trouble finding a high-order free page.
834          */
835         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
836                 return false;
837
838         capc->page = page;
839         return true;
840 }
841
842 #else
843 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
844 {
845         return NULL;
846 }
847
848 static inline bool
849 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
850                    int order, int migratetype)
851 {
852         return false;
853 }
854 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
855
856 /*
857  * Freeing function for a buddy system allocator.
858  *
859  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
860  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
861  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
862  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
863  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
864  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
865  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
866  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
867  * parts of the VM system.
868  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
869  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
870  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
871  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
872  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
873  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
874  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
875  * triggers coalescing into a block of larger size.
876  *
877  * -- nyc
878  */
879
880 static inline void __free_one_page(struct page *page,
881                 unsigned long pfn,
882                 struct zone *zone, unsigned int order,
883                 int migratetype)
884 {
885         unsigned long combined_pfn;
886         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
887         struct page *buddy;
888         unsigned int max_order;
889         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
890
891         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
892
893         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
894         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
895
896         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
897         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
898                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
899
900         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
901         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
902
903 continue_merging:
904         while (order < max_order - 1) {
905                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
906                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
907                                                                 migratetype);
908                         return;
909                 }
910                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
911                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
912
913                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
914                         goto done_merging;
915                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
916                         goto done_merging;
917                 /*
918                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
919                  * merge with it and move up one order.
920                  */
921                 if (page_is_guard(buddy)) {
922                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
923                 } else {
924                         list_del(&buddy->lru);
925                         zone->free_area[order].nr_free--;
926                         rmv_page_order(buddy);
927                 }
928                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
929                 page = page + (combined_pfn - pfn);
930                 pfn = combined_pfn;
931                 order++;
932         }
933         if (max_order < MAX_ORDER) {
934                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
935                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
936                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
937                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
938                  *
939                  * We don't want to hit this code for the more frequent
940                  * low-order merging.
941                  */
942                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
943                         int buddy_mt;
944
945                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
946                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
947                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
948
949                         if (migratetype != buddy_mt
950                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
951                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
952                                 goto done_merging;
953                 }
954                 max_order++;
955                 goto continue_merging;
956         }
957
958 done_merging:
959         set_page_order(page, order);
960
961         /*
962          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
963          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
964          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
965          * that is happening, add the free page to the tail of the list
966          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
967          * as a higher order page
968          */
969         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
970                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
971                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
972                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
973                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
974                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
975                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
976                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
977                         list_add_tail(&page->lru,
978                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
979                         goto out;
980                 }
981         }
982
983         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
984 out:
985         zone->free_area[order].nr_free++;
986 }
987
988 /*
989  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
990  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
991  * check if necessary.
992  */
993 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
994                                         unsigned long check_flags)
995 {
996         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
997                 return false;
998
999         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1000                         page_ref_count(page) |
1001 #ifdef CONFIG_MEMCG
1002                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
1003 #endif
1004                         (page->flags & check_flags)))
1005                 return false;
1006
1007         return true;
1008 }
1009
1010 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
1011 {
1012         const char *bad_reason;
1013         unsigned long bad_flags;
1014
1015         bad_reason = NULL;
1016         bad_flags = 0;
1017
1018         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1019                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1020         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1021                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1022         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1023                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1024         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
1025                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1026                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
1027         }
1028 #ifdef CONFIG_MEMCG
1029         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1030                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1031 #endif
1032         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1033 }
1034
1035 static inline int free_pages_check(struct page *page)
1036 {
1037         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1038                 return 0;
1039
1040         /* Something has gone sideways, find it */
1041         free_pages_check_bad(page);
1042         return 1;
1043 }
1044
1045 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1046 {
1047         int ret = 1;
1048
1049         /*
1050          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1051          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1052          */
1053         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1054
1055         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1056                 ret = 0;
1057                 goto out;
1058         }
1059         switch (page - head_page) {
1060         case 1:
1061                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
1062                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1063                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
1064                         goto out;
1065                 }
1066                 break;
1067         case 2:
1068                 /*
1069                  * the second tail page: ->mapping is
1070                  * deferred_list.next -- ignore value.
1071                  */
1072                 break;
1073         default:
1074                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1075                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
1076                         goto out;
1077                 }
1078                 break;
1079         }
1080         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1081                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1082                 goto out;
1083         }
1084         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1085                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1086                 goto out;
1087         }
1088         ret = 0;
1089 out:
1090         page->mapping = NULL;
1091         clear_compound_head(page);
1092         return ret;
1093 }
1094
1095 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1096                                         unsigned int order, bool check_free)
1097 {
1098         int bad = 0;
1099
1100         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1101
1102         trace_mm_page_free(page, order);
1103
1104         /*
1105          * Check tail pages before head page information is cleared to
1106          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1107          */
1108         if (unlikely(order)) {
1109                 bool compound = PageCompound(page);
1110                 int i;
1111
1112                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1113
1114                 if (compound)
1115                         ClearPageDoubleMap(page);
1116                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1117                         if (compound)
1118                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1119                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1120                                 bad++;
1121                                 continue;
1122                         }
1123                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1124                 }
1125         }
1126         if (PageMappingFlags(page))
1127                 page->mapping = NULL;
1128         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1129                 __memcg_kmem_uncharge(page, order);
1130         if (check_free)
1131                 bad += free_pages_check(page);
1132         if (bad)
1133                 return false;
1134
1135         page_cpupid_reset_last(page);
1136         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1137         reset_page_owner(page, order);
1138
1139         if (!PageHighMem(page)) {
1140                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1141                                            PAGE_SIZE << order);
1142                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1143                                            PAGE_SIZE << order);
1144         }
1145         arch_free_page(page, order);
1146         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1147         if (debug_pagealloc_enabled())
1148                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1149
1150         kasan_free_nondeferred_pages(page, order);
1151
1152         return true;
1153 }
1154
1155 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1156 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1157 {
1158         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1159 }
1160
1161 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1162 {
1163         return false;
1164 }
1165 #else
1166 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1167 {
1168         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1169 }
1170
1171 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1172 {
1173         return free_pages_check(page);
1174 }
1175 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1176
1177 static inline void prefetch_buddy(struct page *page)
1178 {
1179         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1180         unsigned long buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, 0);
1181         struct page *buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1182
1183         prefetch(buddy);
1184 }
1185
1186 /*
1187  * Frees a number of pages from the PCP lists
1188  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1189  * count is the number of pages to free.
1190  *
1191  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1192  * see if this freeing clears that state.
1193  *
1194  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1195  * pinned" detection logic.
1196  */
1197 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1198                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1199 {
1200         int migratetype = 0;
1201         int batch_free = 0;
1202         int prefetch_nr = 0;
1203         bool isolated_pageblocks;
1204         struct page *page, *tmp;
1205         LIST_HEAD(head);
1206
1207         while (count) {
1208                 struct list_head *list;
1209
1210                 /*
1211                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1212                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1213                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1214                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1215                  * lists
1216                  */
1217                 do {
1218                         batch_free++;
1219                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1220                                 migratetype = 0;
1221                         list = &pcp->lists[migratetype];
1222                 } while (list_empty(list));
1223
1224                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1225                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1226                         batch_free = count;
1227
1228                 do {
1229                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1230                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1231                         list_del(&page->lru);
1232                         pcp->count--;
1233
1234                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1235                                 continue;
1236
1237                         list_add_tail(&page->lru, &head);
1238
1239                         /*
1240                          * We are going to put the page back to the global
1241                          * pool, prefetch its buddy to speed up later access
1242                          * under zone->lock. It is believed the overhead of
1243                          * an additional test and calculating buddy_pfn here
1244                          * can be offset by reduced memory latency later. To
1245                          * avoid excessive prefetching due to large count, only
1246                          * prefetch buddy for the first pcp->batch nr of pages.
1247                          */
1248                         if (prefetch_nr++ < pcp->batch)
1249                                 prefetch_buddy(page);
1250                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1251         }
1252
1253         spin_lock(&zone->lock);
1254         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1255
1256         /*
1257          * Use safe version since after __free_one_page(),
1258          * page->lru.next will not point to original list.
1259          */
1260         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &head, lru) {
1261                 int mt = get_pcppage_migratetype(page);
1262                 /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1263                 VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1264                 /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1265                 if (unlikely(isolated_pageblocks))
1266                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1267
1268                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1269                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1270         }
1271         spin_unlock(&zone->lock);
1272 }
1273
1274 static void free_one_page(struct zone *zone,
1275                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1276                                 unsigned int order,
1277                                 int migratetype)
1278 {
1279         spin_lock(&zone->lock);
1280         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1281                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1282                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1283         }
1284         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1285         spin_unlock(&zone->lock);
1286 }
1287
1288 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1289                                 unsigned long zone, int nid)
1290 {
1291         mm_zero_struct_page(page);
1292         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1293         init_page_count(page);
1294         page_mapcount_reset(page);
1295         page_cpupid_reset_last(page);
1296         page_kasan_tag_reset(page);
1297
1298         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1299 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1300         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1301         if (!is_highmem_idx(zone))
1302                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1303 #endif
1304 }
1305
1306 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1307 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1308 {
1309         pg_data_t *pgdat;
1310         int nid, zid;
1311
1312         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1313                 return;
1314
1315         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1316         pgdat = NODE_DATA(nid);
1317
1318         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1319                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1320
1321                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1322                         break;
1323         }
1324         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1325 }
1326 #else
1327 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1328 {
1329 }
1330 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1331
1332 /*
1333  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1334  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1335  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1336  * sent to the buddy page allocator.
1337  */
1338 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1339 {
1340         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1341         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1342
1343         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1344                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1345                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1346
1347                         init_reserved_page(start_pfn);
1348
1349                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1350                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1351
1352                         /*
1353                          * no need for atomic set_bit because the struct
1354                          * page is not visible yet so nobody should
1355                          * access it yet.
1356                          */
1357                         __SetPageReserved(page);
1358                 }
1359         }
1360 }
1361
1362 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1363 {
1364         unsigned long flags;
1365         int migratetype;
1366         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1367
1368         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1369                 return;
1370
1371         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1372         local_irq_save(flags);
1373         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1374         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1375         local_irq_restore(flags);
1376 }
1377
1378 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1379 {
1380         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1381         struct page *p = page;
1382         unsigned int loop;
1383
1384         prefetchw(p);
1385         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1386                 prefetchw(p + 1);
1387                 __ClearPageReserved(p);
1388                 set_page_count(p, 0);
1389         }
1390         __ClearPageReserved(p);
1391         set_page_count(p, 0);
1392
1393         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1394         set_page_refcounted(page);
1395         __free_pages(page, order);
1396 }
1397
1398 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1399         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1400
1401 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1402
1403 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1404 {
1405         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1406         int nid;
1407
1408         spin_lock(&early_pfn_lock);
1409         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1410         if (nid < 0)
1411                 nid = first_online_node;
1412         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1413
1414         return nid;
1415 }
1416 #endif
1417
1418 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1419 static inline bool __meminit __maybe_unused
1420 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1421                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1422 {
1423         int nid;
1424
1425         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1426         if (nid >= 0 && nid != node)
1427                 return false;
1428         return true;
1429 }
1430
1431 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1432 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1433 {
1434         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1435 }
1436
1437 #else
1438
1439 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1440 {
1441         return true;
1442 }
1443 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1444 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1445                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1446 {
1447         return true;
1448 }
1449 #endif
1450
1451
1452 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1453                                                         unsigned int order)
1454 {
1455         if (early_page_uninitialised(pfn))
1456                 return;
1457         __free_pages_core(page, order);
1458 }
1459
1460 /*
1461  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1462  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1463  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1464  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1465  * pageblocks.
1466  *
1467  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1468  *
1469  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1470  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1471  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1472  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1473  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1474  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1475  * page in a pageblock.
1476  */
1477 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1478                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1479 {
1480         struct page *start_page;
1481         struct page *end_page;
1482
1483         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1484         end_pfn--;
1485
1486         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1487                 return NULL;
1488
1489         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1490         if (!start_page)
1491                 return NULL;
1492
1493         if (page_zone(start_page) != zone)
1494                 return NULL;
1495
1496         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1497
1498         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1499         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1500                 return NULL;
1501
1502         return start_page;
1503 }
1504
1505 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1506 {
1507         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1508         unsigned long block_end_pfn;
1509
1510         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1511         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1512                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1513                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1514
1515                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1516
1517                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1518                                              block_end_pfn, zone))
1519                         return;
1520         }
1521
1522         /* We confirm that there is no hole */
1523         zone->contiguous = true;
1524 }
1525
1526 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1527 {
1528         zone->contiguous = false;
1529 }
1530
1531 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1532 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1533                                        unsigned long nr_pages)
1534 {
1535         struct page *page;
1536         unsigned long i;
1537
1538         if (!nr_pages)
1539                 return;
1540
1541         page = pfn_to_page(pfn);
1542
1543         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1544         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1545             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1546                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1547                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1548                 return;
1549         }
1550
1551         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1552                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1553                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1554                 __free_pages_core(page, 0);
1555         }
1556 }
1557
1558 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1559 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1560 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1561
1562 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1563 {
1564         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1565                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1566 }
1567
1568 /*
1569  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1570  *
1571  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1572  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1573  * function is optimized out.
1574  *
1575  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1576  * of the head pfn.
1577  *
1578  * Finally, meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1579  * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not belong
1580  * to this memory node.
1581  */
1582 static inline bool __init
1583 deferred_pfn_valid(int nid, unsigned long pfn,
1584                    struct mminit_pfnnid_cache *nid_init_state)
1585 {
1586         if (!pfn_valid_within(pfn))
1587                 return false;
1588         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1589                 return false;
1590         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, nid_init_state))
1591                 return false;
1592         return true;
1593 }
1594
1595 /*
1596  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1597  * pageblock_nr_pages sizes.
1598  */
1599 static void __init deferred_free_pages(int nid, int zid, unsigned long pfn,
1600                                        unsigned long end_pfn)
1601 {
1602         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1603         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1604         unsigned long nr_free = 0;
1605
1606         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1607                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1608                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1609                         nr_free = 0;
1610                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1611                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1612                         nr_free = 1;
1613                         touch_nmi_watchdog();
1614                 } else {
1615                         nr_free++;
1616                 }
1617         }
1618         /* Free the last block of pages to allocator */
1619         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1624  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1625  * Return number of pages initialized.
1626  */
1627 static unsigned long  __init deferred_init_pages(int nid, int zid,
1628                                                  unsigned long pfn,
1629                                                  unsigned long end_pfn)
1630 {
1631         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1632         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1633         unsigned long nr_pages = 0;
1634         struct page *page = NULL;
1635
1636         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1637                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1638                         page = NULL;
1639                         continue;
1640                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1641                         page = pfn_to_page(pfn);
1642                         touch_nmi_watchdog();
1643                 } else {
1644                         page++;
1645                 }
1646                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1647                 nr_pages++;
1648         }
1649         return (nr_pages);
1650 }
1651
1652 /* Initialise remaining memory on a node */
1653 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1654 {
1655         pg_data_t *pgdat = data;
1656         int nid = pgdat->node_id;
1657         unsigned long start = jiffies;
1658         unsigned long nr_pages = 0;
1659         unsigned long spfn, epfn, first_init_pfn, flags;
1660         phys_addr_t spa, epa;
1661         int zid;
1662         struct zone *zone;
1663         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1664         u64 i;
1665
1666         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1667         if (!cpumask_empty(cpumask))
1668                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1669
1670         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1671         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1672         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1673                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1674                 pgdat_init_report_one_done();
1675                 return 0;
1676         }
1677
1678         /* Sanity check boundaries */
1679         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1680         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1681         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1682
1683         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1684         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1685                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1686                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1687                         break;
1688         }
1689         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1690
1691         /*
1692          * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1693          * struct page, than free to buddy allocator, because while we are
1694          * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1695          * page in __free_one_page()).
1696          */
1697         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1698                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1699                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1700                 nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1701         }
1702         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1703                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1704                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1705                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1706         }
1707         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1708
1709         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1710         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1711
1712         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1713                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1714
1715         pgdat_init_report_one_done();
1716         return 0;
1717 }
1718
1719 /*
1720  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
1721  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
1722  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
1723  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
1724  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
1725  *
1726  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
1727  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
1728  * enough pages to satisfy the allocation.
1729  *
1730  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
1731  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
1732  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
1733  */
1734 static noinline bool __init
1735 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1736 {
1737         int zid = zone_idx(zone);
1738         int nid = zone_to_nid(zone);
1739         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1740         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
1741         unsigned long nr_pages = 0;
1742         unsigned long first_init_pfn, spfn, epfn, t, flags;
1743         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1744         phys_addr_t spa, epa;
1745         u64 i;
1746
1747         /* Only the last zone may have deferred pages */
1748         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
1749                 return false;
1750
1751         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1752
1753         /*
1754          * If deferred pages have been initialized while we were waiting for
1755          * the lock, return true, as the zone was grown.  The caller will retry
1756          * this zone.  We won't return to this function since the caller also
1757          * has this static branch.
1758          */
1759         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
1760                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1761                 return true;
1762         }
1763
1764         /*
1765          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
1766          * true, as there might be enough pages already.
1767          */
1768         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
1769                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1770                 return true;
1771         }
1772
1773         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_deferred_pfn);
1774
1775         if (first_init_pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat)) {
1776                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1777                 return false;
1778         }
1779
1780         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1781                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1782                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1783
1784                 while (spfn < epfn && nr_pages < nr_pages_needed) {
1785                         t = ALIGN(spfn + PAGES_PER_SECTION, PAGES_PER_SECTION);
1786                         first_deferred_pfn = min(t, epfn);
1787                         nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn,
1788                                                         first_deferred_pfn);
1789                         spfn = first_deferred_pfn;
1790                 }
1791
1792                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
1793                         break;
1794         }
1795
1796         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1797                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1798                 epfn = min_t(unsigned long, first_deferred_pfn, PFN_DOWN(epa));
1799                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1800
1801                 if (first_deferred_pfn == epfn)
1802                         break;
1803         }
1804         pgdat->first_deferred_pfn = first_deferred_pfn;
1805         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1806
1807         return nr_pages > 0;
1808 }
1809
1810 /*
1811  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
1812  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
1813  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
1814  * and to ensure that the function body gets unloaded.
1815  */
1816 static bool __ref
1817 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1818 {
1819         return deferred_grow_zone(zone, order);
1820 }
1821
1822 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1823
1824 void __init page_alloc_init_late(void)
1825 {
1826         struct zone *zone;
1827
1828 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1829         int nid;
1830
1831         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1832         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1833         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1834                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1835         }
1836
1837         /* Block until all are initialised */
1838         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1839
1840         /*
1841          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
1842          * on-demand struct page initialization.
1843          */
1844         static_branch_disable(&deferred_pages);
1845
1846         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1847         files_maxfiles_init();
1848 #endif
1849 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1850         /* Discard memblock private memory */
1851         memblock_discard();
1852 #endif
1853
1854         for_each_populated_zone(zone)
1855                 set_zone_contiguous(zone);
1856 }
1857
1858 #ifdef CONFIG_CMA
1859 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1860 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1861 {
1862         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1863         struct page *p = page;
1864
1865         do {
1866                 __ClearPageReserved(p);
1867                 set_page_count(p, 0);
1868         } while (++p, --i);
1869
1870         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1871
1872         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1873                 i = pageblock_nr_pages;
1874                 p = page;
1875                 do {
1876                         set_page_refcounted(p);
1877                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1878                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1879                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1880         } else {
1881                 set_page_refcounted(page);
1882                 __free_pages(page, pageblock_order);
1883         }
1884
1885         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1886 }
1887 #endif
1888
1889 /*
1890  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1891  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1892  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1893  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1894  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1895  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1896  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1897  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1898  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1899  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1900  *
1901  * -- nyc
1902  */
1903 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1904         int low, int high, struct free_area *area,
1905         int migratetype)
1906 {
1907         unsigned long size = 1 << high;
1908
1909         while (high > low) {
1910                 area--;
1911                 high--;
1912                 size >>= 1;
1913                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1914
1915                 /*
1916                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1917                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1918                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1919                  * pages will stay not present in virtual address space
1920                  */
1921                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1922                         continue;
1923
1924                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1925                 area->nr_free++;
1926                 set_page_order(&page[size], high);
1927         }
1928 }
1929
1930 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1931 {
1932         const char *bad_reason = NULL;
1933         unsigned long bad_flags = 0;
1934
1935         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1936                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1937         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1938                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1939         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1940                 bad_reason = "nonzero _count";
1941         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1942                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1943                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1944                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1945                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1946                 return;
1947         }
1948         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1949                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1950                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1951         }
1952 #ifdef CONFIG_MEMCG
1953         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1954                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1955 #endif
1956         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1957 }
1958
1959 /*
1960  * This page is about to be returned from the page allocator
1961  */
1962 static inline int check_new_page(struct page *page)
1963 {
1964         if (likely(page_expected_state(page,
1965                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1966                 return 0;
1967
1968         check_new_page_bad(page);
1969         return 1;
1970 }
1971
1972 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1973 {
1974         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1975                 page_poisoning_enabled();
1976 }
1977
1978 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1979 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1980 {
1981         return false;
1982 }
1983
1984 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1985 {
1986         return check_new_page(page);
1987 }
1988 #else
1989 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1990 {
1991         return check_new_page(page);
1992 }
1993 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1994 {
1995         return false;
1996 }
1997 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1998
1999 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2000 {
2001         int i;
2002         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
2003                 struct page *p = page + i;
2004
2005                 if (unlikely(check_new_page(p)))
2006                         return true;
2007         }
2008
2009         return false;
2010 }
2011
2012 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2013                                 gfp_t gfp_flags)
2014 {
2015         set_page_private(page, 0);
2016         set_page_refcounted(page);
2017
2018         arch_alloc_page(page, order);
2019         if (debug_pagealloc_enabled())
2020                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
2021         kasan_alloc_pages(page, order);
2022         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
2023         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2024 }
2025
2026 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2027                                                         unsigned int alloc_flags)
2028 {
2029         int i;
2030
2031         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2032
2033         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
2034                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
2035                         clear_highpage(page + i);
2036
2037         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2038                 prep_compound_page(page, order);
2039
2040         /*
2041          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2042          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2043          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2044          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2045          */
2046         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2047                 set_page_pfmemalloc(page);
2048         else
2049                 clear_page_pfmemalloc(page);
2050 }
2051
2052 /*
2053  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2054  * the smallest available page from the freelists
2055  */
2056 static __always_inline
2057 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2058                                                 int migratetype)
2059 {
2060         unsigned int current_order;
2061         struct free_area *area;
2062         struct page *page;
2063
2064         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2065         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2066                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2067                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
2068                                                         struct page, lru);
2069                 if (!page)
2070                         continue;
2071                 list_del(&page->lru);
2072                 rmv_page_order(page);
2073                 area->nr_free--;
2074                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
2075                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2076                 return page;
2077         }
2078
2079         return NULL;
2080 }
2081
2082
2083 /*
2084  * This array describes the order lists are fallen back to when
2085  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2086  */
2087 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
2088         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2089         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2090         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2091 #ifdef CONFIG_CMA
2092         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2093 #endif
2094 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2095         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2096 #endif
2097 };
2098
2099 #ifdef CONFIG_CMA
2100 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2101                                         unsigned int order)
2102 {
2103         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2104 }
2105 #else
2106 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2107                                         unsigned int order) { return NULL; }
2108 #endif
2109
2110 /*
2111  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
2112  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2113  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2114  */
2115 static int move_freepages(struct zone *zone,
2116                           struct page *start_page, struct page *end_page,
2117                           int migratetype, int *num_movable)
2118 {
2119         struct page *page;
2120         unsigned int order;
2121         int pages_moved = 0;
2122
2123 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
2124         /*
2125          * page_zone is not safe to call in this context when
2126          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
2127          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
2128          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
2129          * grouping pages by mobility
2130          */
2131         VM_BUG_ON(pfn_valid(page_to_pfn(start_page)) &&
2132                   pfn_valid(page_to_pfn(end_page)) &&
2133                   page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
2134 #endif
2135         for (page = start_page; page <= end_page;) {
2136                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
2137                         page++;
2138                         continue;
2139                 }
2140
2141                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2142                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2143
2144                 if (!PageBuddy(page)) {
2145                         /*
2146                          * We assume that pages that could be isolated for
2147                          * migration are movable. But we don't actually try
2148                          * isolating, as that would be expensive.
2149                          */
2150                         if (num_movable &&
2151                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2152                                 (*num_movable)++;
2153
2154                         page++;
2155                         continue;
2156                 }
2157
2158                 order = page_order(page);
2159                 list_move(&page->lru,
2160                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
2161                 page += 1 << order;
2162                 pages_moved += 1 << order;
2163         }
2164
2165         return pages_moved;
2166 }
2167
2168 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2169                                 int migratetype, int *num_movable)
2170 {
2171         unsigned long start_pfn, end_pfn;
2172         struct page *start_page, *end_page;
2173
2174         if (num_movable)
2175                 *num_movable = 0;
2176
2177         start_pfn = page_to_pfn(page);
2178         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
2179         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
2180         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
2181         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2182
2183         /* Do not cross zone boundaries */
2184         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2185                 start_page = page;
2186         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2187                 return 0;
2188
2189         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
2190                                                                 num_movable);
2191 }
2192
2193 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2194                                         int start_order, int migratetype)
2195 {
2196         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2197
2198         while (nr_pageblocks--) {
2199                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2200                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2201         }
2202 }
2203
2204 /*
2205  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2206  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2207  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2208  *
2209  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2210  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2211  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2212  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2213  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2214  * pageblocks.
2215  */
2216 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2217 {
2218         /*
2219          * Leaving this order check is intended, although there is
2220          * relaxed order check in next check. The reason is that
2221          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2222          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2223          * so could be changed anytime.
2224          */
2225         if (order >= pageblock_order)
2226                 return true;
2227
2228         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2229                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2230                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2231                 page_group_by_mobility_disabled)
2232                 return true;
2233
2234         return false;
2235 }
2236
2237 static inline void boost_watermark(struct zone *zone)
2238 {
2239         unsigned long max_boost;
2240
2241         if (!watermark_boost_factor)
2242                 return;
2243
2244         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2245                         watermark_boost_factor, 10000);
2246
2247         /*
2248          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2249          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2250          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2251          * allocations that early means that reclaim is not going
2252          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2253          * boosted watermark resulting in a hang.
2254          */
2255         if (!max_boost)
2256                 return;
2257
2258         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2259
2260         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2261                 max_boost);
2262 }
2263
2264 /*
2265  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2266  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2267  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2268  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2269  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2270  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2271  */
2272 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2273                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2274 {
2275         unsigned int current_order = page_order(page);
2276         struct free_area *area;
2277         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2278         int old_block_type;
2279
2280         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2281
2282         /*
2283          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2284          * highatomic accounting.
2285          */
2286         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2287                 goto single_page;
2288
2289         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2290         if (current_order >= pageblock_order) {
2291                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2292                 goto single_page;
2293         }
2294
2295         /*
2296          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2297          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2298          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2299          */
2300         boost_watermark(zone);
2301         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
2302                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2303
2304         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2305         if (!whole_block)
2306                 goto single_page;
2307
2308         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2309                                                 &movable_pages);
2310         /*
2311          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2312          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2313          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2314          */
2315         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2316                 alike_pages = movable_pages;
2317         } else {
2318                 /*
2319                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2320                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2321                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2322                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2323                  * exact migratetype of non-movable pages.
2324                  */
2325                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2326                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2327                                                 - (free_pages + movable_pages);
2328                 else
2329                         alike_pages = 0;
2330         }
2331
2332         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2333         if (!free_pages)
2334                 goto single_page;
2335
2336         /*
2337          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2338          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2339          */
2340         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2341                         page_group_by_mobility_disabled)
2342                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2343
2344         return;
2345
2346 single_page:
2347         area = &zone->free_area[current_order];
2348         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2349 }
2350
2351 /*
2352  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2353  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2354  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2355  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2356  */
2357 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2358                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2359 {
2360         int i;
2361         int fallback_mt;
2362
2363         if (area->nr_free == 0)
2364                 return -1;
2365
2366         *can_steal = false;
2367         for (i = 0;; i++) {
2368                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2369                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2370                         break;
2371
2372                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2373                         continue;
2374
2375                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2376                         *can_steal = true;
2377
2378                 if (!only_stealable)
2379                         return fallback_mt;
2380
2381                 if (*can_steal)
2382                         return fallback_mt;
2383         }
2384
2385         return -1;
2386 }
2387
2388 /*
2389  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2390  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2391  */
2392 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2393                                 unsigned int alloc_order)
2394 {
2395         int mt;
2396         unsigned long max_managed, flags;
2397
2398         /*
2399          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2400          * Check is race-prone but harmless.
2401          */
2402         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2403         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2404                 return;
2405
2406         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2407
2408         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2409         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2410                 goto out_unlock;
2411
2412         /* Yoink! */
2413         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2414         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2415             && !is_migrate_cma(mt)) {
2416                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2417                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2418                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2419         }
2420
2421 out_unlock:
2422         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2423 }
2424
2425 /*
2426  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2427  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2428  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2429  * to recover from than an OOM.
2430  *
2431  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2432  * pageblock is exhausted.
2433  */
2434 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2435                                                 bool force)
2436 {
2437         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2438         unsigned long flags;
2439         struct zoneref *z;
2440         struct zone *zone;
2441         struct page *page;
2442         int order;
2443         bool ret;
2444
2445         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2446                                                                 ac->nodemask) {
2447                 /*
2448                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2449                  * is really high.
2450                  */
2451                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2452                                         pageblock_nr_pages)
2453                         continue;
2454
2455                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2456                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2457                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2458
2459                         page = list_first_entry_or_null(
2460                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2461                                         struct page, lru);
2462                         if (!page)
2463                                 continue;
2464
2465                         /*
2466                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2467                          * we can counter several free pages in a pageblock
2468                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2469                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2470                          * adjust the count once.
2471                          */
2472                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2473                                 /*
2474                                  * It should never happen but changes to
2475                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2476                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2477                                  * while unreserving so be safe and watch for
2478                                  * underflows.
2479                                  */
2480                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2481                                                 pageblock_nr_pages,
2482                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2483                         }
2484
2485                         /*
2486                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2487                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2488                          * is doing the work and needs the pages. More
2489                          * importantly, if the block was always converted to
2490                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2491                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2492                          * may increase.
2493                          */
2494                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2495                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2496                                                                         NULL);
2497                         if (ret) {
2498                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2499                                 return ret;
2500                         }
2501                 }
2502                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2503         }
2504
2505         return false;
2506 }
2507
2508 /*
2509  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2510  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2511  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2512  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2513  *
2514  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2515  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2516  * condition simpler.
2517  */
2518 static __always_inline bool
2519 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2520                                                 unsigned int alloc_flags)
2521 {
2522         struct free_area *area;
2523         int current_order;
2524         int min_order = order;
2525         struct page *page;
2526         int fallback_mt;
2527         bool can_steal;
2528
2529         /*
2530          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2531          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2532          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2533          */
2534         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2535                 min_order = pageblock_order;
2536
2537         /*
2538          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2539          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2540          * would be too costly to do exactly.
2541          */
2542         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2543                                 --current_order) {
2544                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2545                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2546                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2547                 if (fallback_mt == -1)
2548                         continue;
2549
2550                 /*
2551                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2552                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2553                  * steal and split the smallest available page instead of the
2554                  * largest available page, because even if the next movable
2555                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2556                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2557                  */
2558                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2559                                         && current_order > order)
2560                         goto find_smallest;
2561
2562                 goto do_steal;
2563         }
2564
2565         return false;
2566
2567 find_smallest:
2568         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2569                                                         current_order++) {
2570                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2571                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2572                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2573                 if (fallback_mt != -1)
2574                         break;
2575         }
2576
2577         /*
2578          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2579          * when looking for the largest page.
2580          */
2581         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2582
2583 do_steal:
2584         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2585                                                         struct page, lru);
2586
2587         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2588                                                                 can_steal);
2589
2590         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2591                 start_migratetype, fallback_mt);
2592
2593         return true;
2594
2595 }
2596
2597 /*
2598  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2599  * Call me with the zone->lock already held.
2600  */
2601 static __always_inline struct page *
2602 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2603                                                 unsigned int alloc_flags)
2604 {
2605         struct page *page;
2606
2607 retry:
2608         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2609         if (unlikely(!page)) {
2610                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2611                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2612
2613                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
2614                                                                 alloc_flags))
2615                         goto retry;
2616         }
2617
2618         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2619         return page;
2620 }
2621
2622 /*
2623  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2624  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2625  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2626  */
2627 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2628                         unsigned long count, struct list_head *list,
2629                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
2630 {
2631         int i, alloced = 0;
2632
2633         spin_lock(&zone->lock);
2634         for (i = 0; i < count; ++i) {
2635                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
2636                                                                 alloc_flags);
2637                 if (unlikely(page == NULL))
2638                         break;
2639
2640                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2641                         continue;
2642
2643                 /*
2644                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2645                  * physical page order. The page is added to the tail of
2646                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2647                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2648                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2649                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2650                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2651                  * pages are ordered properly.
2652                  */
2653                 list_add_tail(&page->lru, list);
2654                 alloced++;
2655                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2656                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2657                                               -(1 << order));
2658         }
2659
2660         /*
2661          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2662          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2663          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2664          * pages added to the pcp list.
2665          */
2666         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2667         spin_unlock(&zone->lock);
2668         return alloced;
2669 }
2670
2671 #ifdef CONFIG_NUMA
2672 /*
2673  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2674  * currently executing processor on remote nodes after they have
2675  * expired.
2676  *
2677  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2678  * a single processor.
2679  */
2680 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2681 {
2682         unsigned long flags;
2683         int to_drain, batch;
2684
2685         local_irq_save(flags);
2686         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2687         to_drain = min(pcp->count, batch);
2688         if (to_drain > 0)
2689                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2690         local_irq_restore(flags);
2691 }
2692 #endif
2693
2694 /*
2695  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2696  *
2697  * The processor must either be the current processor and the
2698  * thread pinned to the current processor or a processor that
2699  * is not online.
2700  */
2701 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2702 {
2703         unsigned long flags;
2704         struct per_cpu_pageset *pset;
2705         struct per_cpu_pages *pcp;
2706
2707         local_irq_save(flags);
2708         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2709
2710         pcp = &pset->pcp;
2711         if (pcp->count)
2712                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2713         local_irq_restore(flags);
2714 }
2715
2716 /*
2717  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2718  *
2719  * The processor must either be the current processor and the
2720  * thread pinned to the current processor or a processor that
2721  * is not online.
2722  */
2723 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2724 {
2725         struct zone *zone;
2726
2727         for_each_populated_zone(zone) {
2728                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2729         }
2730 }
2731
2732 /*
2733  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2734  *
2735  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2736  * the single zone's pages.
2737  */
2738 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2739 {
2740         int cpu = smp_processor_id();
2741
2742         if (zone)
2743                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2744         else
2745                 drain_pages(cpu);
2746 }
2747
2748 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2749 {
2750         struct pcpu_drain *drain;
2751
2752         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
2753
2754         /*
2755          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2756          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2757          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2758          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2759          * a different one.
2760          */
2761         preempt_disable();
2762         drain_local_pages(drain->zone);
2763         preempt_enable();
2764 }
2765
2766 /*
2767  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2768  *
2769  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2770  *
2771  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2772  */
2773 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2774 {
2775         int cpu;
2776
2777         /*
2778          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2779          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2780          */
2781         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2782
2783         /*
2784          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2785          * initialized.
2786          */
2787         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2788                 return;
2789
2790         /*
2791          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2792          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2793          * the drain to be complete when the call returns.
2794          */
2795         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2796                 if (!zone)
2797                         return;
2798                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2799         }
2800
2801         /*
2802          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2803          * as offline notification will cause the notified
2804          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2805          * disables preemption as part of its processing
2806          */
2807         for_each_online_cpu(cpu) {
2808                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2809                 struct zone *z;
2810                 bool has_pcps = false;
2811
2812                 if (zone) {
2813                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2814                         if (pcp->pcp.count)
2815                                 has_pcps = true;
2816                 } else {
2817                         for_each_populated_zone(z) {
2818                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2819                                 if (pcp->pcp.count) {
2820                                         has_pcps = true;
2821                                         break;
2822                                 }
2823                         }
2824                 }
2825
2826                 if (has_pcps)
2827                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2828                 else
2829                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2830         }
2831
2832         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2833                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2834
2835                 drain->zone = zone;
2836                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
2837                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
2838         }
2839         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2840                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
2841
2842         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2843 }
2844
2845 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2846
2847 /*
2848  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2849  */
2850 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2851
2852 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2853 {
2854         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2855         unsigned long flags;
2856         unsigned int order, t;
2857         struct page *page;
2858
2859         if (zone_is_empty(zone))
2860                 return;
2861
2862         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2863
2864         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2865         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2866                 if (pfn_valid(pfn)) {
2867                         page = pfn_to_page(pfn);
2868
2869                         if (!--page_count) {
2870                                 touch_nmi_watchdog();
2871                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2872                         }
2873
2874                         if (page_zone(page) != zone)
2875                                 continue;
2876
2877                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2878                                 swsusp_unset_page_free(page);
2879                 }
2880
2881         for_each_migratetype_order(order, t) {
2882                 list_for_each_entry(page,
2883                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2884                         unsigned long i;
2885
2886                         pfn = page_to_pfn(page);
2887                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2888                                 if (!--page_count) {
2889                                         touch_nmi_watchdog();
2890                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2891                                 }
2892                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2893                         }
2894                 }
2895         }
2896         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2897 }
2898 #endif /* CONFIG_PM */
2899
2900 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2901 {
2902         int migratetype;
2903
2904         if (!free_pcp_prepare(page))
2905                 return false;
2906
2907         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2908         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2909         return true;
2910 }
2911
2912 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2913 {
2914         struct zone *zone = page_zone(page);
2915         struct per_cpu_pages *pcp;
2916         int migratetype;
2917
2918         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2919         __count_vm_event(PGFREE);
2920
2921         /*
2922          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2923          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2924          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2925          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2926          * excessively into the page allocator
2927          */
2928         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2929                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2930                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2931                         return;
2932                 }
2933                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2934         }
2935
2936         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2937         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2938         pcp->count++;
2939         if (pcp->count >= pcp->high) {
2940                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2941                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2942         }
2943 }
2944
2945 /*
2946  * Free a 0-order page
2947  */
2948 void free_unref_page(struct page *page)
2949 {
2950         unsigned long flags;
2951         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2952
2953         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2954                 return;
2955
2956         local_irq_save(flags);
2957         free_unref_page_commit(page, pfn);
2958         local_irq_restore(flags);
2959 }
2960
2961 /*
2962  * Free a list of 0-order pages
2963  */
2964 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2965 {
2966         struct page *page, *next;
2967         unsigned long flags, pfn;
2968         int batch_count = 0;
2969
2970         /* Prepare pages for freeing */
2971         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2972                 pfn = page_to_pfn(page);
2973                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2974                         list_del(&page->lru);
2975                 set_page_private(page, pfn);
2976         }
2977
2978         local_irq_save(flags);
2979         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2980                 unsigned long pfn = page_private(page);
2981
2982                 set_page_private(page, 0);
2983                 trace_mm_page_free_batched(page);
2984                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2985
2986                 /*
2987                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
2988                  * a large list of pages to free.
2989                  */
2990                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
2991                         local_irq_restore(flags);
2992                         batch_count = 0;
2993                         local_irq_save(flags);
2994                 }
2995         }
2996         local_irq_restore(flags);
2997 }
2998
2999 /*
3000  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3001  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3002  * Each sub-page must be freed individually.
3003  *
3004  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3005  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3006  */
3007 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3008 {
3009         int i;
3010
3011         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3012         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3013
3014         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3015                 set_page_refcounted(page + i);
3016         split_page_owner(page, order);
3017 }
3018 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3019
3020 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3021 {
3022         unsigned long watermark;
3023         struct zone *zone;
3024         int mt;
3025
3026         BUG_ON(!PageBuddy(page));
3027
3028         zone = page_zone(page);
3029         mt = get_pageblock_migratetype(page);
3030
3031         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3032                 /*
3033                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3034                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3035                  * watermark, because we already know our high-order page
3036                  * exists.
3037                  */
3038                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3039                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3040                         return 0;
3041
3042                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3043         }
3044
3045         /* Remove page from free list */
3046         list_del(&page->lru);
3047         zone->free_area[order].nr_free--;
3048         rmv_page_order(page);
3049
3050         /*
3051          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3052          * pageblock
3053          */
3054         if (order >= pageblock_order - 1) {
3055                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3056                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3057                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3058                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
3059                             && !is_migrate_highatomic(mt))
3060                                 set_pageblock_migratetype(page,
3061                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3062                 }
3063         }
3064
3065
3066         return 1UL << order;
3067 }
3068
3069 /*
3070  * Update NUMA hit/miss statistics
3071  *
3072  * Must be called with interrupts disabled.
3073  */
3074 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
3075 {
3076 #ifdef CONFIG_NUMA
3077         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3078
3079         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3080         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3081                 return;
3082
3083         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3084                 local_stat = NUMA_OTHER;
3085
3086         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3087                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
3088         else {
3089                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
3090                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
3091         }
3092         __inc_numa_state(z, local_stat);
3093 #endif
3094 }
3095
3096 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3097 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
3098                         unsigned int alloc_flags,
3099                         struct per_cpu_pages *pcp,
3100                         struct list_head *list)
3101 {
3102         struct page *page;
3103
3104         do {
3105                 if (list_empty(list)) {
3106                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
3107                                         pcp->batch, list,
3108                                         migratetype, alloc_flags);
3109                         if (unlikely(list_empty(list)))
3110                                 return NULL;
3111                 }
3112
3113                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3114                 list_del(&page->lru);
3115                 pcp->count--;
3116         } while (check_new_pcp(page));
3117
3118         return page;
3119 }
3120
3121 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3122 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3123                         struct zone *zone, unsigned int order,
3124                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3125                         unsigned int alloc_flags)
3126 {
3127         struct per_cpu_pages *pcp;
3128         struct list_head *list;
3129         struct page *page;
3130         unsigned long flags;
3131
3132         local_irq_save(flags);
3133         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
3134         list = &pcp->lists[migratetype];
3135         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3136         if (page) {
3137                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3138                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
3139         }
3140         local_irq_restore(flags);
3141         return page;
3142 }
3143
3144 /*
3145  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3146  */
3147 static inline
3148 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3149                         struct zone *zone, unsigned int order,
3150                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3151                         int migratetype)
3152 {
3153         unsigned long flags;
3154         struct page *page;
3155
3156         if (likely(order == 0)) {
3157                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3158                                 gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3159                 goto out;
3160         }
3161
3162         /*
3163          * We most definitely don't want callers attempting to
3164          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3165          */
3166         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3167         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3168
3169         do {
3170                 page = NULL;
3171                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3172                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3173                         if (page)
3174                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3175                 }
3176                 if (!page)
3177                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3178         } while (page && check_new_pages(page, order));
3179         spin_unlock(&zone->lock);
3180         if (!page)
3181                 goto failed;
3182         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3183                                   get_pcppage_migratetype(page));
3184
3185         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3186         zone_statistics(preferred_zone, zone);
3187         local_irq_restore(flags);
3188
3189 out:
3190         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3191         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3192                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3193                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3194         }
3195
3196         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3197         return page;
3198
3199 failed:
3200         local_irq_restore(flags);
3201         return NULL;
3202 }
3203
3204 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3205
3206 static struct {
3207         struct fault_attr attr;
3208
3209         bool ignore_gfp_highmem;
3210         bool ignore_gfp_reclaim;
3211         u32 min_order;
3212 } fail_page_alloc = {
3213         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3214         .ignore_gfp_reclaim = true,
3215         .ignore_gfp_highmem = true,
3216         .min_order = 1,
3217 };
3218
3219 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3220 {
3221         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3222 }
3223 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3224
3225 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3226 {
3227         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3228                 return false;
3229         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3230                 return false;
3231         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3232                 return false;
3233         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3234                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3235                 return false;
3236
3237         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3238 }
3239
3240 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3241
3242 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3243 {
3244         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3245         struct dentry *dir;
3246
3247         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3248                                         &fail_page_alloc.attr);
3249
3250         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3251                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3252         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3253                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3254         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3255
3256         return 0;
3257 }
3258
3259 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3260
3261 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3262
3263 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3264
3265 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3266 {
3267         return false;
3268 }
3269
3270 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3271
3272 static noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3273 {
3274         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3275 }
3276 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3277
3278 /*
3279  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3280  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3281  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3282  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3283  */
3284 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3285                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3286                          long free_pages)
3287 {
3288         long min = mark;
3289         int o;
3290         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3291
3292         /* free_pages may go negative - that's OK */
3293         free_pages -= (1 << order) - 1;
3294
3295         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3296                 min -= min / 2;
3297
3298         /*
3299          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3300          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3301          * atomic reserve but it avoids a search.
3302          */
3303         if (likely(!alloc_harder)) {
3304                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3305         } else {
3306                 /*
3307                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3308                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3309                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3310                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3311                  */
3312                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3313                         min -= min / 2;
3314                 else
3315                         min -= min / 4;
3316         }
3317
3318
3319 #ifdef CONFIG_CMA
3320         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3321         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3322                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3323 #endif
3324
3325         /*
3326          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3327          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3328          * even if a suitable page happened to be free.
3329          */
3330         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3331                 return false;
3332
3333         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3334         if (!order)
3335                 return true;
3336
3337         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3338         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3339                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3340                 int mt;
3341
3342                 if (!area->nr_free)
3343                         continue;
3344
3345                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3346                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3347                                 return true;
3348                 }
3349
3350 #ifdef CONFIG_CMA
3351                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3352                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3353                         return true;
3354                 }
3355 #endif
3356                 if (alloc_harder &&
3357                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3358                         return true;
3359         }
3360         return false;
3361 }
3362
3363 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3364                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3365 {
3366         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3367                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3368 }
3369
3370 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3371                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3372 {
3373         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3374         long cma_pages = 0;
3375
3376 #ifdef CONFIG_CMA
3377         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3378         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3379                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3380 #endif
3381
3382         /*
3383          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3384          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3385          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3386          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3387          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3388          */
3389         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3390                 return true;
3391
3392         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3393                                         free_pages);
3394 }
3395
3396 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3397                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3398 {
3399         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3400
3401         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3402                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3403
3404         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3405                                                                 free_pages);
3406 }
3407
3408 #ifdef CONFIG_NUMA
3409 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3410 {
3411         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3412                                 RECLAIM_DISTANCE;
3413 }
3414 #else   /* CONFIG_NUMA */
3415 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3416 {
3417         return true;
3418 }
3419 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3420
3421 /*
3422  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3423  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3424  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3425  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3426  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3427  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
3428  */
3429 static inline unsigned int
3430 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
3431 {
3432         unsigned int alloc_flags = 0;
3433
3434         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3435                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
3436
3437 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
3438         if (!zone)
3439                 return alloc_flags;
3440
3441         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
3442                 return alloc_flags;
3443
3444         /*
3445          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
3446          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
3447          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
3448          */
3449         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
3450         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
3451                 return alloc_flags;
3452
3453         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
3454 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
3455         return alloc_flags;
3456 }
3457
3458 /*
3459  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3460  * a page.
3461  */
3462 static struct page *
3463 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3464                                                 const struct alloc_context *ac)
3465 {
3466         struct zoneref *z;
3467         struct zone *zone;
3468         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3469         bool no_fallback;
3470
3471 retry:
3472         /*
3473          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3474          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3475          */
3476         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
3477         z = ac->preferred_zoneref;
3478         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3479                                                                 ac->nodemask) {
3480                 struct page *page;
3481                 unsigned long mark;
3482
3483                 if (cpusets_enabled() &&
3484                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3485                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3486                                 continue;
3487                 /*
3488                  * When allocating a page cache page for writing, we
3489                  * want to get it from a node that is within its dirty
3490                  * limit, such that no single node holds more than its
3491                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3492                  * The dirty limits take into account the node's
3493                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3494                  * should be able to balance it without having to
3495                  * write pages from its LRU list.
3496                  *
3497                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3498                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3499                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3500                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3501                  * nodes are together not big enough to reach the
3502                  * global limit.  The proper fix for these situations
3503                  * will require awareness of nodes in the
3504                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3505                  */
3506                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3507                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3508                                 continue;
3509
3510                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3511                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3512                                 continue;
3513                         }
3514                 }
3515
3516                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
3517                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
3518                         int local_nid;
3519
3520                         /*
3521                          * If moving to a remote node, retry but allow
3522                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
3523                          * than fragmentation avoidance.
3524                          */
3525                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
3526                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
3527                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3528                                 goto retry;
3529                         }
3530                 }
3531
3532                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
3533                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3534                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3535                         int ret;
3536
3537 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3538                         /*
3539                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
3540                          * grow this zone if it contains deferred pages.
3541                          */
3542                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3543                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3544                                         goto try_this_zone;
3545                         }
3546 #endif
3547                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3548                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3549                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3550                                 goto try_this_zone;
3551
3552                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3553                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3554                                 continue;
3555
3556                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3557                         switch (ret) {
3558                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3559                                 /* did not scan */
3560                                 continue;
3561                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3562                                 /* scanned but unreclaimable */
3563                                 continue;
3564                         default:
3565                                 /* did we reclaim enough */
3566                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3567                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3568                                         goto try_this_zone;
3569
3570                                 continue;
3571                         }
3572                 }
3573
3574 try_this_zone:
3575                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3576                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3577                 if (page) {
3578                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3579
3580                         /*
3581                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3582                          * if the pageblock should be reserved for the future
3583                          */
3584                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3585                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3586
3587                         return page;
3588                 } else {
3589 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3590                         /* Try again if zone has deferred pages */
3591                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3592                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3593                                         goto try_this_zone;
3594                         }
3595 #endif
3596                 }
3597         }
3598
3599         /*
3600          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
3601          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
3602          */
3603         if (no_fallback) {
3604                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3605                 goto retry;
3606         }
3607
3608         return NULL;
3609 }
3610
3611 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3612 {
3613         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3614         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3615
3616         if (!__ratelimit(&show_mem_rs))
3617                 return;
3618
3619         /*
3620          * This documents exceptions given to allocations in certain
3621          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3622          * of allowed nodes.
3623          */
3624         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3625                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3626                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3627                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3628         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3629                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3630
3631         show_mem(filter, nodemask);
3632 }
3633
3634 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3635 {
3636         struct va_format vaf;
3637         va_list args;
3638         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3639                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3640
3641         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3642                 return;
3643
3644         va_start(args, fmt);
3645         vaf.fmt = fmt;
3646         vaf.va = &args;
3647         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
3648                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3649                         nodemask_pr_args(nodemask));
3650         va_end(args);
3651
3652         cpuset_print_current_mems_allowed();
3653         pr_cont("\n");
3654         dump_stack();
3655         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3656 }
3657
3658 static inline struct page *
3659 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3660                               unsigned int alloc_flags,
3661                               const struct alloc_context *ac)
3662 {
3663         struct page *page;
3664
3665         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3666                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3667         /*
3668          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3669          * are depleted
3670          */
3671         if (!page)
3672                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3673                                 alloc_flags, ac);
3674
3675         return page;
3676 }
3677
3678 static inline struct page *
3679 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3680         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3681 {
3682         struct oom_control oc = {
3683                 .zonelist = ac->zonelist,
3684                 .nodemask = ac->nodemask,
3685                 .memcg = NULL,
3686                 .gfp_mask = gfp_mask,
3687                 .order = order,
3688         };
3689         struct page *page;
3690
3691         *did_some_progress = 0;
3692
3693         /*
3694          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3695          * making progress for us.
3696          */
3697         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3698                 *did_some_progress = 1;
3699                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3700                 return NULL;
3701         }
3702
3703         /*
3704          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3705          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3706          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3707          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3708          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3709          */
3710         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3711                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3712                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3713         if (page)
3714                 goto out;
3715
3716         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3717         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3718                 goto out;
3719         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3720         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3721                 goto out;
3722         /*
3723          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3724          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3725          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3726          * fallback than shooting a random task.
3727          */
3728         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3729                 goto out;
3730         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3731         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3732                 goto out;
3733         if (pm_suspended_storage())
3734                 goto out;
3735         /*
3736          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3737          * other request to make a forward progress.
3738          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3739          * do much for this context but let's try it to at least get
3740          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3741          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3742          * failures more gracefully we should just bail out here.
3743          */
3744
3745         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3746         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3747                 goto out;
3748
3749         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3750         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3751                 *did_some_progress = 1;
3752
3753                 /*
3754                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3755                  * reserves
3756                  */
3757                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3758                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3759                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3760         }
3761 out:
3762         mutex_unlock(&oom_lock);
3763         return page;
3764 }
3765
3766 /*
3767  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3768  * killer is consider as the only way to move forward.
3769  */
3770 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3771
3772 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3773 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3774 static struct page *
3775 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3776                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3777                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3778 {
3779         struct page *page = NULL;
3780         unsigned long pflags;
3781         unsigned int noreclaim_flag;
3782
3783         if (!order)
3784                 return NULL;
3785
3786         psi_memstall_enter(&pflags);
3787         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3788
3789         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3790                                                                 prio, &page);
3791
3792         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3793         psi_memstall_leave(&pflags);
3794
3795         /*
3796          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3797          * count a compaction stall
3798          */
3799         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3800
3801         /* Prep a captured page if available */
3802         if (page)
3803                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3804
3805         /* Try get a page from the freelist if available */
3806         if (!page)
3807                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3808
3809         if (page) {
3810                 struct zone *zone = page_zone(page);
3811
3812                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3813                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3814                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3815                 return page;
3816         }
3817
3818         /*
3819          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3820          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3821          */
3822         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3823
3824         cond_resched();
3825
3826         return NULL;
3827 }
3828
3829 static inline bool
3830 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3831                      enum compact_result compact_result,
3832                      enum compact_priority *compact_priority,
3833                      int *compaction_retries)
3834 {
3835         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3836         int min_priority;
3837         bool ret = false;
3838         int retries = *compaction_retries;
3839         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3840
3841         if (!order)
3842                 return false;
3843
3844         if (compaction_made_progress(compact_result))
3845                 (*compaction_retries)++;
3846
3847         /*
3848          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3849          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3850          * failure could be caused by insufficient priority
3851          */
3852         if (compaction_failed(compact_result))
3853                 goto check_priority;
3854
3855         /*
3856          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3857          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3858          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3859          * compaction.
3860          */
3861         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3862                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3863                 goto out;
3864         }
3865
3866         /*
3867          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3868          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3869          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3870          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3871          * would need much more detailed feedback from compaction to
3872          * make a better decision.
3873          */
3874         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3875                 max_retries /= 4;
3876         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3877                 ret = true;
3878                 goto out;
3879         }
3880
3881         /*
3882          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3883          * all retries or failed at the lower priorities.
3884          */
3885 check_priority:
3886         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3887                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3888
3889         if (*compact_priority > min_priority) {
3890                 (*compact_priority)--;
3891                 *compaction_retries = 0;
3892                 ret = true;
3893         }
3894 out:
3895         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3896         return ret;
3897 }
3898 #else
3899 static inline struct page *
3900 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3901                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3902                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3903 {
3904         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3905         return NULL;
3906 }
3907
3908 static inline bool
3909 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3910                      enum compact_result compact_result,
3911                      enum compact_priority *compact_priority,
3912                      int *compaction_retries)
3913 {
3914         struct zone *zone;
3915         struct zoneref *z;
3916
3917         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3918                 return false;
3919
3920         /*
3921          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3922          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3923          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3924          * watermarks are OK.
3925          */
3926         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3927                                         ac->nodemask) {
3928                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3929                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3930                         return true;
3931         }
3932         return false;
3933 }
3934 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3935
3936 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3937 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3938         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3939
3940 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3941 {
3942         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3943
3944         /* no reclaim without waiting on it */
3945         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3946                 return false;
3947
3948         /* this guy won't enter reclaim */
3949         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3950                 return false;
3951
3952         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3953         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3954                 return false;
3955
3956         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3957                 return false;
3958
3959         return true;
3960 }
3961
3962 void __fs_reclaim_acquire(void)
3963 {
3964         lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3965 }
3966
3967 void __fs_reclaim_release(void)
3968 {
3969         lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3970 }
3971
3972 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3973 {
3974         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3975                 __fs_reclaim_acquire();
3976 }
3977 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3978
3979 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3980 {
3981         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3982                 __fs_reclaim_release();
3983 }
3984 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3985 #endif
3986
3987 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3988 static int
3989 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3990                                         const struct alloc_context *ac)
3991 {
3992         struct reclaim_state reclaim_state;
3993         int progress;
3994         unsigned int noreclaim_flag;
3995         unsigned long pflags;
3996
3997         cond_resched();
3998
3999         /* We now go into synchronous reclaim */
4000         cpuset_memory_pressure_bump();
4001         psi_memstall_enter(&pflags);
4002         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4003         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4004         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
4005         current->reclaim_state = &reclaim_state;
4006
4007         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4008                                                                 ac->nodemask);
4009
4010         current->reclaim_state = NULL;
4011         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4012         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4013         psi_memstall_leave(&pflags);
4014
4015         cond_resched();
4016
4017         return progress;
4018 }
4019
4020 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4021 static inline struct page *
4022 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4023                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4024                 unsigned long *did_some_progress)
4025 {
4026         struct page *page = NULL;
4027         bool drained = false;
4028
4029         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4030         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4031                 return NULL;
4032
4033 retry:
4034         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4035
4036         /*
4037          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4038          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4039          * Shrink them them and try again
4040          */
4041         if (!page && !drained) {
4042                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4043                 drain_all_pages(NULL);
4044                 drained = true;
4045                 goto retry;
4046         }
4047
4048         return page;
4049 }
4050
4051 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4052                              const struct alloc_context *ac)
4053 {
4054         struct zoneref *z;
4055         struct zone *zone;
4056         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4057         enum zone_type high_zoneidx = ac->high_zoneidx;
4058
4059         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, high_zoneidx,
4060                                         ac->nodemask) {
4061                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
4062                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, high_zoneidx);
4063                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4064         }
4065 }
4066
4067 static inline unsigned int
4068 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4069 {
4070         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4071
4072         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
4073         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
4074
4075         /*
4076          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4077          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4078          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4079          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
4080          */
4081         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
4082
4083         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4084                 /*
4085                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4086                  * if it can't schedule.
4087                  */
4088                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4089                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4090                 /*
4091                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4092                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4093                  */
4094                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4095         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
4096                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4097
4098         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4099                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
4100
4101 #ifdef CONFIG_CMA
4102         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4103                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4104 #endif
4105         return alloc_flags;
4106 }
4107
4108 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4109 {
4110         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4111                 return false;
4112
4113         /*
4114          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4115          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4116          */
4117         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4118                 return false;
4119
4120         return true;
4121 }
4122
4123 /*
4124  * Distinguish requests which really need access to full memory
4125  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4126  */
4127 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4128 {
4129         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4130                 return 0;
4131         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4132                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4133         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4134                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4135         if (!in_interrupt()) {
4136                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4137                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4138                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4139                         return ALLOC_OOM;
4140         }
4141
4142         return 0;
4143 }
4144
4145 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4146 {
4147         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4148 }
4149
4150 /*
4151  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4152  * for the given allocation request.
4153  *
4154  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4155  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4156  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4157  *
4158  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4159  */
4160 static inline bool
4161 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4162                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4163                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4164 {
4165         struct zone *zone;
4166         struct zoneref *z;
4167         bool ret = false;
4168
4169         /*
4170          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4171          * their order will become available due to high fragmentation so
4172          * always increment the no progress counter for them
4173          */
4174         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4175                 *no_progress_loops = 0;
4176         else
4177                 (*no_progress_loops)++;
4178
4179         /*
4180          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4181          * several times in the row.
4182          */
4183         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4184                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4185                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4186         }
4187
4188         /*
4189          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4190          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4191          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4192          * screwed and have to go OOM.
4193          */
4194         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
4195                                         ac->nodemask) {
4196                 unsigned long available;
4197                 unsigned long reclaimable;
4198                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4199                 bool wmark;
4200
4201                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4202                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4203
4204                 /*
4205                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4206                  * reclaimable pages?
4207                  */
4208                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4209                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
4210                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4211                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4212                 if (wmark) {
4213                         /*
4214                          * If we didn't make any progress and have a lot of
4215                          * dirty + writeback pages then we should wait for
4216                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
4217                          * prevent from pre mature OOM
4218                          */
4219                         if (!did_some_progress) {
4220                                 unsigned long write_pending;
4221
4222                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
4223                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
4224
4225                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
4226                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
4227                                         return true;
4228                                 }
4229                         }
4230
4231                         ret = true;
4232                         goto out;
4233                 }
4234         }
4235
4236 out:
4237         /*
4238          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4239          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4240          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4241          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4242          * here rather than calling cond_resched().
4243          */
4244         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4245                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4246         else
4247                 cond_resched();
4248         return ret;
4249 }
4250
4251 static inline bool
4252 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4253 {
4254         /*
4255          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4256          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4257          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4258          * such a way the check therein was true, and then it became false
4259          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4260          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4261          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4262          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4263          * caller can deal with a violated nodemask.
4264          */
4265         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4266                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4267                 ac->nodemask = NULL;
4268                 return true;
4269         }
4270
4271         /*
4272          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4273          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4274          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4275          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4276          * retry.
4277          */
4278         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4279                 return true;
4280
4281         return false;
4282 }
4283
4284 static inline struct page *
4285 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4286                                                 struct alloc_context *ac)
4287 {
4288         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4289         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4290         struct page *page = NULL;
4291         unsigned int alloc_flags;
4292         unsigned long did_some_progress;
4293         enum compact_priority compact_priority;
4294         enum compact_result compact_result;
4295         int compaction_retries;
4296         int no_progress_loops;
4297         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4298         int reserve_flags;
4299
4300         /*
4301          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4302          * callers that are not in atomic context.
4303          */
4304         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4305                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4306                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4307
4308 retry_cpuset:
4309         compaction_retries = 0;
4310         no_progress_loops = 0;
4311         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4312         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4313
4314         /*
4315          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4316          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4317          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4318          */
4319         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4320
4321         /*
4322          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4323          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4324          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4325          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4326          */
4327         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4328                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4329         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4330                 goto nopage;
4331
4332         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4333                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4334
4335         /*
4336          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4337          * that first
4338          */
4339         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4340         if (page)
4341                 goto got_pg;
4342
4343         /*
4344          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4345          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4346          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4347          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4348          * same migratetype.
4349          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4350          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4351          */
4352         if (can_direct_reclaim &&
4353                         (costly_order ||
4354                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4355                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4356                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4357                                                 alloc_flags, ac,
4358                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4359                                                 &compact_result);
4360                 if (page)
4361                         goto got_pg;
4362
4363                 /*
4364                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4365                  * includes THP page fault allocations
4366                  */
4367                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4368                         /*
4369                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4370                          * it is because sync compaction recently failed. If
4371                          * this is the case and the caller requested a THP
4372                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4373                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4374                          * direct reclaim.
4375                          */
4376                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4377                                 goto nopage;
4378
4379                         /*
4380                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4381                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4382                          * using async compaction.
4383                          */
4384                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4385                 }
4386         }
4387
4388 retry:
4389         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4390         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4391                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4392
4393         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4394         if (reserve_flags)
4395                 alloc_flags = reserve_flags;
4396
4397         /*
4398          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
4399          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
4400          * user oriented.
4401          */
4402         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4403                 ac->nodemask = NULL;
4404                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4405                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4406         }
4407
4408         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4409         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4410         if (page)
4411                 goto got_pg;
4412
4413         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4414         if (!can_direct_reclaim)
4415                 goto nopage;
4416
4417         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4418         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4419                 goto nopage;
4420
4421         /* Try direct reclaim and then allocating */
4422         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4423                                                         &did_some_progress);
4424         if (page)
4425                 goto got_pg;
4426
4427         /* Try direct compaction and then allocating */
4428         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4429                                         compact_priority, &compact_result);
4430         if (page)
4431                 goto got_pg;
4432
4433         /* Do not loop if specifically requested */
4434         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4435                 goto nopage;
4436
4437         /*
4438          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4439          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4440          */
4441         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4442                 goto nopage;
4443
4444         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4445                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4446                 goto retry;
4447
4448         /*
4449          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4450          * reclaim is not able to make any progress because the current
4451          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4452          * of free memory (see __compaction_suitable)
4453          */
4454         if (did_some_progress > 0 &&
4455                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4456                                 compact_result, &compact_priority,
4457                                 &compaction_retries))
4458                 goto retry;
4459
4460
4461         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4462         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4463                 goto retry_cpuset;
4464
4465         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4466         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4467         if (page)
4468                 goto got_pg;
4469
4470         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4471         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4472             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4473              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4474                 goto nopage;
4475
4476         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4477         if (did_some_progress) {
4478                 no_progress_loops = 0;
4479                 goto retry;
4480         }
4481
4482 nopage:
4483         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4484         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4485                 goto retry_cpuset;
4486
4487         /*
4488          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4489          * we always retry
4490          */
4491         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4492                 /*
4493                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4494                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4495                  */
4496                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4497                         goto fail;
4498
4499                 /*
4500                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4501                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4502                  * for somebody to do a work for us
4503                  */
4504                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4505
4506                 /*
4507                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4508                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4509                  * so that we can identify them and convert them to something
4510                  * else.
4511                  */
4512                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4513
4514                 /*
4515                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4516                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4517                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4518                  * the situation worse
4519                  */
4520                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4521                 if (page)
4522                         goto got_pg;
4523
4524                 cond_resched();
4525                 goto retry;
4526         }
4527 fail:
4528         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4529                         "page allocation failure: order:%u", order);
4530 got_pg:
4531         return page;
4532 }
4533
4534 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4535                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4536                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4537                 unsigned int *alloc_flags)
4538 {
4539         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4540         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4541         ac->nodemask = nodemask;
4542         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4543
4544         if (cpusets_enabled()) {
4545                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4546                 if (!ac->nodemask)
4547                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4548                 else
4549                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4550         }
4551
4552         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4553         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4554
4555         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4556
4557         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4558                 return false;
4559
4560         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4561                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4562
4563         return true;
4564 }
4565
4566 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4567 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask, struct alloc_context *ac)
4568 {
4569         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4570         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4571
4572         /*
4573          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4574          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4575          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4576          */
4577         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4578                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4579 }
4580
4581 /*
4582  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4583  */
4584 struct page *
4585 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4586                                                         nodemask_t *nodemask)
4587 {
4588         struct page *page;
4589         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4590         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4591         struct alloc_context ac = { };
4592
4593         /*
4594          * There are several places where we assume that the order value is sane
4595          * so bail out early if the request is out of bound.
4596          */
4597         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
4598                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
4599                 return NULL;
4600         }
4601
4602         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4603         alloc_mask = gfp_mask;
4604         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4605                 return NULL;
4606
4607         finalise_ac(gfp_mask, &ac);
4608
4609         /*
4610          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
4611          * memory until all local zones are considered.
4612          */
4613         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp_mask);
4614
4615         /* First allocation attempt */
4616         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4617         if (likely(page))
4618                 goto out;
4619
4620         /*
4621          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4622          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4623          * from a particular context which has been marked by
4624          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4625          */
4626         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4627         ac.spread_dirty_pages = false;
4628
4629         /*
4630          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4631          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4632          */
4633         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4634                 ac.nodemask = nodemask;
4635
4636         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4637
4638 out:
4639         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4640             unlikely(__memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4641                 __free_pages(page, order);
4642                 page = NULL;
4643         }
4644
4645         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4646
4647         return page;
4648 }
4649 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4650
4651 /*
4652  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
4653  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
4654  * you need to access high mem.
4655  */
4656 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4657 {
4658         struct page *page;
4659
4660         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
4661         if (!page)
4662                 return 0;
4663         return (unsigned long) page_address(page);
4664 }
4665 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4666
4667 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4668 {
4669         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4670 }
4671 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4672
4673 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
4674 {
4675         if (order == 0)         /* Via pcp? */
4676                 free_unref_page(page);
4677         else
4678                 __free_pages_ok(page, order);
4679 }
4680
4681 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4682 {
4683         if (put_page_testzero(page))
4684                 free_the_page(page, order);
4685 }
4686 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4687
4688 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4689 {
4690         if (addr != 0) {
4691                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4692                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4693         }
4694 }
4695
4696 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4697
4698 /*
4699  * Page Fragment:
4700  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4701  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4702  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4703  *
4704  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4705  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4706  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4707  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4708  */
4709 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4710                                              gfp_t gfp_mask)
4711 {
4712         struct page *page = NULL;
4713         gfp_t gfp = gfp_mask;
4714
4715 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4716         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4717                     __GFP_NOMEMALLOC;
4718         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4719                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4720         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4721 #endif
4722         if (unlikely(!page))
4723                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4724
4725         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4726
4727         return page;
4728 }
4729
4730 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4731 {
4732         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4733
4734         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
4735                 free_the_page(page, compound_order(page));
4736 }
4737 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4738
4739 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4740                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4741 {
4742         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4743         struct page *page;
4744         int offset;
4745
4746         if (unlikely(!nc->va)) {
4747 refill:
4748                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4749                 if (!page)
4750                         return NULL;
4751
4752 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4753                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4754                 size = nc->size;
4755 #endif
4756                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4757                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4758                  */
4759                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
4760
4761                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4762                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4763                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4764                 nc->offset = size;
4765         }
4766
4767         offset = nc->offset - fragsz;
4768         if (unlikely(offset < 0)) {
4769                 page = virt_to_page(nc->va);
4770
4771                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4772                         goto refill;
4773
4774 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4775                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4776                 size = nc->size;
4777 #endif
4778                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4779                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
4780
4781                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4782                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
4783                 offset = size - fragsz;
4784         }
4785
4786         nc->pagecnt_bias--;
4787         nc->offset = offset;
4788
4789         return nc->va + offset;
4790 }
4791 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4792
4793 /*
4794  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4795  */
4796 void page_frag_free(void *addr)
4797 {
4798         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4799
4800         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4801                 free_the_page(page, compound_order(page));
4802 }
4803 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4804
4805 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4806                 size_t size)
4807 {
4808         if (addr) {
4809                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4810                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4811
4812                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4813                 while (used < alloc_end) {
4814                         free_page(used);
4815                         used += PAGE_SIZE;
4816                 }
4817         }
4818         return (void *)addr;
4819 }
4820
4821 /**
4822  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4823  * @size: the number of bytes to allocate
4824  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
4825  *
4826  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4827  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4828  * allocate memory in power-of-two pages.
4829  *
4830  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4831  *
4832  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4833  *
4834  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4835  */
4836 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4837 {
4838         unsigned int order = get_order(size);
4839         unsigned long addr;
4840
4841         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
4842                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
4843
4844         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4845         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4846 }
4847 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4848
4849 /**
4850  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4851  *                         pages on a node.
4852  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4853  * @size: the number of bytes to allocate
4854  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
4855  *
4856  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4857  * back.
4858  *
4859  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
4860  */
4861 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4862 {
4863         unsigned int order = get_order(size);
4864         struct page *p;
4865
4866         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_COMP))
4867                 gfp_mask &= ~__GFP_COMP;
4868
4869         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4870         if (!p)
4871                 return NULL;
4872         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4873 }
4874
4875 /**
4876  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4877  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4878  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4879  *
4880  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4881  */
4882 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4883 {
4884         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4885         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4886
4887         while (addr < end) {
4888                 free_page(addr);
4889                 addr += PAGE_SIZE;
4890         }
4891 }
4892 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4893
4894 /**
4895  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4896  * @offset: The zone index of the highest zone
4897  *
4898  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
4899  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4900  * zone, the number of pages is calculated as:
4901  *
4902  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4903  *
4904  * Return: number of pages beyond high watermark.
4905  */
4906 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4907 {
4908         struct zoneref *z;
4909         struct zone *zone;
4910
4911         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4912         unsigned long sum = 0;
4913
4914         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4915
4916         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4917                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
4918                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4919                 if (size > high)
4920                         sum += size - high;
4921         }
4922
4923         return sum;
4924 }
4925
4926 /**
4927  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4928  *
4929  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4930  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4931  *
4932  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
4933  * ZONE_NORMAL.
4934  */
4935 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4936 {
4937         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4938 }
4939 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4940
4941 /**
4942  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4943  *
4944  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4945  * high watermark within all zones.
4946  *
4947  * Return: number of pages beyond high watermark within all zones.
4948  */
4949 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4950 {
4951         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4952 }
4953
4954 static inline void show_node(struct zone *zone)
4955 {
4956         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4957                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4958 }
4959
4960 long si_mem_available(void)
4961 {
4962         long available;
4963         unsigned long pagecache;
4964         unsigned long wmark_low = 0;
4965         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4966         unsigned long reclaimable;
4967         struct zone *zone;
4968         int lru;
4969
4970         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4971                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4972
4973         for_each_zone(zone)
4974                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
4975
4976         /*
4977          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4978          * without causing swapping.
4979          */
4980         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4981
4982         /*
4983          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4984          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4985          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4986          */
4987         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4988         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4989         available += pagecache;
4990
4991         /*
4992          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
4993          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
4994          * low watermark.
4995          */
4996         reclaimable = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
4997                         global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
4998         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
4999
5000         if (available < 0)
5001                 available = 0;
5002         return available;
5003 }
5004 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5005
5006 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5007 {
5008         val->totalram = totalram_pages();
5009         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5010         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5011         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5012         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5013         val->freehigh = nr_free_highpages();
5014         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5015 }
5016
5017 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5018
5019 #ifdef CONFIG_NUMA
5020 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5021 {
5022         int zone_type;          /* needs to be signed */
5023         unsigned long managed_pages = 0;
5024         unsigned long managed_highpages = 0;
5025         unsigned long free_highpages = 0;
5026         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5027
5028         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5029                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5030         val->totalram = managed_pages;
5031         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5032         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5033 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5034         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5035                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5036
5037                 if (is_highmem(zone)) {
5038                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5039                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5040                 }
5041         }
5042         val->totalhigh = managed_highpages;
5043         val->freehigh = free_highpages;
5044 #else
5045         val->totalhigh = managed_highpages;
5046         val->freehigh = free_highpages;
5047 #endif
5048         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5049 }
5050 #endif
5051
5052 /*
5053  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5054  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5055  */
5056 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5057 {
5058         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5059                 return false;
5060
5061         /*
5062          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5063          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5064          * have to be precise here.
5065          */
5066         if (!nodemask)
5067                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5068
5069         return !node_isset(nid, *nodemask);
5070 }
5071
5072 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5073
5074 static void show_migration_types(unsigned char type)
5075 {
5076         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5077                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5078                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5079                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
5080                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
5081 #ifdef CONFIG_CMA
5082                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
5083 #endif
5084 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
5085                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
5086 #endif
5087         };
5088         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
5089         char *p = tmp;
5090         int i;
5091
5092         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
5093                 if (type & (1 << i))
5094                         *p++ = types[i];
5095         }
5096
5097         *p = '\0';
5098         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
5099 }
5100
5101 /*
5102  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5103  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5104  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5105  *
5106  * Bits in @filter:
5107  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5108  *   cpuset.
5109  */
5110 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5111 {
5112         unsigned long free_pcp = 0;
5113         int cpu;
5114         struct zone *zone;
5115         pg_data_t *pgdat;
5116
5117         for_each_populated_zone(zone) {
5118                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5119                         continue;
5120
5121                 for_each_online_cpu(cpu)
5122                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5123         }
5124
5125         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5126                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5127                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
5128                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5129                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5130                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5131                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5132                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5133                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5134                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5135                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5136                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5137                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5138                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5139                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5140                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
5141                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
5142                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
5143                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5144                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5145                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
5146                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5147                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5148                 free_pcp,
5149                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5150
5151         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5152                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5153                         continue;
5154
5155                 printk("Node %d"
5156                         " active_anon:%lukB"
5157                         " inactive_anon:%lukB"
5158                         " active_file:%lukB"
5159                         " inactive_file:%lukB"
5160                         " unevictable:%lukB"
5161                         " isolated(anon):%lukB"
5162                         " isolated(file):%lukB"
5163                         " mapped:%lukB"
5164                         " dirty:%lukB"
5165                         " writeback:%lukB"
5166                         " shmem:%lukB"
5167 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5168                         " shmem_thp: %lukB"
5169                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5170                         " anon_thp: %lukB"
5171 #endif
5172                         " writeback_tmp:%lukB"
5173                         " unstable:%lukB"
5174                         " all_unreclaimable? %s"
5175                         "\n",
5176                         pgdat->node_id,
5177                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5178                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5179                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5180                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5181                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5182                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5183                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5184                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5185                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5186                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5187                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5188 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5189                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5190                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
5191                                         * HPAGE_PMD_NR),
5192                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5193 #endif
5194                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5195                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
5196                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5197                                 "yes" : "no");
5198         }
5199
5200         for_each_populated_zone(zone) {
5201                 int i;
5202
5203                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5204                         continue;
5205
5206                 free_pcp = 0;
5207                 for_each_online_cpu(cpu)
5208                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5209
5210                 show_node(zone);
5211                 printk(KERN_CONT
5212                         "%s"
5213                         " free:%lukB"
5214                         " min:%lukB"
5215                         " low:%lukB"
5216                         " high:%lukB"
5217                         " active_anon:%lukB"
5218                         " inactive_anon:%lukB"
5219                         " active_file:%lukB"
5220                         " inactive_file:%lukB"
5221                         " unevictable:%lukB"
5222                         " writepending:%lukB"
5223                         " present:%lukB"
5224                         " managed:%lukB"
5225                         " mlocked:%lukB"
5226                         " kernel_stack:%lukB"
5227                         " pagetables:%lukB"
5228                         " bounce:%lukB"
5229                         " free_pcp:%lukB"
5230                         " local_pcp:%ukB"
5231                         " free_cma:%lukB"
5232                         "\n",
5233                         zone->name,
5234                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
5235                         K(min_wmark_pages(zone)),
5236                         K(low_wmark_pages(zone)),
5237                         K(high_wmark_pages(zone)),
5238                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
5239                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
5240                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
5241                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
5242                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
5243                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
5244                         K(zone->present_pages),
5245                         K(zone_managed_pages(zone)),
5246                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
5247                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
5248                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
5249                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
5250                         K(free_pcp),
5251                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
5252                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
5253                 printk("lowmem_reserve[]:");
5254                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
5255                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
5256                 printk(KERN_CONT "\n");
5257         }
5258
5259         for_each_populated_zone(zone) {
5260                 unsigned int order;
5261                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
5262                 unsigned char types[MAX_ORDER];
5263
5264                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5265                         continue;
5266                 show_node(zone);
5267                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
5268
5269                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5270                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5271                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
5272                         int type;
5273
5274                         nr[order] = area->nr_free;
5275                         total += nr[order] << order;
5276
5277                         types[order] = 0;
5278                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
5279                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
5280                                         types[order] |= 1 << type;
5281                         }
5282                 }
5283                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5284                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5285                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
5286                                nr[order], K(1UL) << order);
5287                         if (nr[order])
5288                                 show_migration_types(types[order]);
5289                 }
5290                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
5291         }
5292
5293         hugetlb_show_meminfo();
5294
5295         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
5296
5297         show_swap_cache_info();
5298 }
5299
5300 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
5301 {
5302         zoneref->zone = zone;
5303         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
5304 }
5305
5306 /*
5307  * Builds allocation fallback zone lists.
5308  *
5309  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
5310  */
5311 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
5312 {
5313         struct zone *zone;
5314         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
5315         int nr_zones = 0;
5316
5317         do {
5318                 zone_type--;
5319                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
5320                 if (managed_zone(zone)) {
5321                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
5322                         check_highest_zone(zone_type);
5323                 }
5324         } while (zone_type);
5325
5326         return nr_zones;
5327 }
5328
5329 #ifdef CONFIG_NUMA
5330
5331 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
5332 {
5333         /*
5334          * We used to support different zonlists modes but they turned
5335          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
5336          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
5337          * not fail it silently
5338          */
5339         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
5340                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
5341                 return -EINVAL;
5342         }
5343         return 0;
5344 }
5345
5346 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
5347 {
5348         if (!s)
5349                 return 0;
5350
5351         return __parse_numa_zonelist_order(s);
5352 }
5353 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
5354
5355 char numa_zonelist_order[] = "Node";
5356
5357 /*
5358  * sysctl handler for numa_zonelist_order
5359  */
5360 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
5361                 void __user *buffer, size_t *length,
5362                 loff_t *ppos)
5363 {
5364         char *str;
5365         int ret;
5366
5367         if (!write)
5368                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
5369         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
5370         if (IS_ERR(str))
5371                 return PTR_ERR(str);
5372
5373         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
5374         kfree(str);
5375         return ret;
5376 }
5377
5378
5379 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
5380 static int node_load[MAX_NUMNODES];
5381
5382 /**
5383  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
5384  * @node: node whose fallback list we're appending
5385  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
5386  *
5387  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
5388  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
5389  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
5390  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5391  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5392  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5393  * on them otherwise.
5394  *
5395  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
5396  */
5397 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5398 {
5399         int n, val;
5400         int min_val = INT_MAX;
5401         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5402         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5403
5404         /* Use the local node if we haven't already */
5405         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5406                 node_set(node, *used_node_mask);
5407                 return node;
5408         }
5409
5410         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5411
5412                 /* Don't want a node to appear more than once */
5413                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5414                         continue;
5415
5416                 /* Use the distance array to find the distance */
5417                 val = node_distance(node, n);
5418
5419                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5420                 val += (n < node);
5421
5422                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5423                 tmp = cpumask_of_node(n);
5424                 if (!cpumask_empty(tmp))
5425                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5426
5427                 /* Slight preference for less loaded node */
5428                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5429                 val += node_load[n];
5430
5431                 if (val < min_val) {
5432                         min_val = val;
5433                         best_node = n;
5434                 }
5435         }
5436
5437         if (best_node >= 0)
5438                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5439
5440         return best_node;
5441 }
5442
5443
5444 /*
5445  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5446  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5447  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5448  */
5449 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5450                 unsigned nr_nodes)
5451 {
5452         struct zoneref *zonerefs;
5453         int i;
5454
5455         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5456
5457         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5458                 int nr_zones;
5459
5460                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5461
5462                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5463                 zonerefs += nr_zones;
5464         }
5465         zonerefs->zone = NULL;
5466         zonerefs->zone_idx = 0;
5467 }
5468
5469 /*
5470  * Build gfp_thisnode zonelists
5471  */
5472 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5473 {
5474         struct zoneref *zonerefs;
5475         int nr_zones;
5476
5477         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5478         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5479         zonerefs += nr_zones;
5480         zonerefs->zone = NULL;
5481         zonerefs->zone_idx = 0;
5482 }
5483
5484 /*
5485  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5486  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5487  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5488  * may still exist in local DMA zone.
5489  */
5490
5491 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5492 {
5493         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5494         int node, load, nr_nodes = 0;
5495         nodemask_t used_mask;
5496         int local_node, prev_node;
5497
5498         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5499         local_node = pgdat->node_id;
5500         load = nr_online_nodes;
5501         prev_node = local_node;
5502         nodes_clear(used_mask);
5503
5504         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5505         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5506                 /*
5507                  * We don't want to pressure a particular node.
5508                  * So adding penalty to the first node in same
5509                  * distance group to make it round-robin.
5510                  */
5511                 if (node_distance(local_node, node) !=
5512                     node_distance(local_node, prev_node))
5513                         node_load[node] = load;
5514
5515                 node_order[nr_nodes++] = node;
5516                 prev_node = node;
5517                 load--;
5518         }
5519
5520         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5521         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5522 }
5523
5524 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5525 /*
5526  * Return node id of node used for "local" allocations.
5527  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5528  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5529  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5530  */
5531 int local_memory_node(int node)
5532 {
5533         struct zoneref *z;
5534
5535         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5536                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5537                                    NULL);
5538         return zone_to_nid(z->zone);
5539 }
5540 #endif
5541
5542 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5543 static void setup_min_slab_ratio(void);
5544 #else   /* CONFIG_NUMA */
5545
5546 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5547 {
5548         int node, local_node;
5549         struct zoneref *zonerefs;
5550         int nr_zones;
5551
5552         local_node = pgdat->node_id;
5553
5554         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5555         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5556         zonerefs += nr_zones;
5557
5558         /*
5559          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5560          * of all the other nodes.
5561          * We don't want to pressure a particular node, so when
5562          * building the zones for node N, we make sure that the
5563          * zones coming right after the local ones are those from
5564          * node N+1 (modulo N)
5565          */
5566         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5567                 if (!node_online(node))
5568                         continue;
5569                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5570                 zonerefs += nr_zones;
5571         }
5572         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5573                 if (!node_online(node))
5574                         continue;
5575                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5576                 zonerefs += nr_zones;
5577         }
5578
5579         zonerefs->zone = NULL;
5580         zonerefs->zone_idx = 0;
5581 }
5582
5583 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5584
5585 /*
5586  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5587  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5588  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5589  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5590  * with interrupts disabled.
5591  *
5592  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5593  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5594  * hotplugged processors.
5595  *
5596  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5597  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5598  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5599  */
5600 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5601 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5602 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5603
5604 static void __build_all_zonelists(void *data)
5605 {
5606         int nid;
5607         int __maybe_unused cpu;
5608         pg_data_t *self = data;
5609         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5610
5611         spin_lock(&lock);
5612
5613 #ifdef CONFIG_NUMA
5614         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5615 #endif
5616
5617         /*
5618          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5619          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5620          */
5621         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5622                 build_zonelists(self);
5623         } else {
5624                 for_each_online_node(nid) {
5625                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5626
5627                         build_zonelists(pgdat);
5628                 }
5629
5630 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5631                 /*
5632                  * We now know the "local memory node" for each node--
5633                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5634                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5635                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5636                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5637                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5638                  */
5639                 for_each_online_cpu(cpu)
5640                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5641 #endif
5642         }
5643
5644         spin_unlock(&lock);
5645 }
5646
5647 static noinline void __init
5648 build_all_zonelists_init(void)
5649 {
5650         int cpu;
5651
5652         __build_all_zonelists(NULL);
5653
5654         /*
5655          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5656          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5657          * each zone will be allocated later when the per cpu
5658          * allocator is available.
5659          *
5660          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5661          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5662          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5663          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5664          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5665          * (a chicken-egg dilemma).
5666          */
5667         for_each_possible_cpu(cpu)
5668                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5669
5670         mminit_verify_zonelist();
5671         cpuset_init_current_mems_allowed();
5672 }
5673
5674 /*
5675  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5676  *
5677  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5678  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5679  */
5680 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5681 {
5682         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5683                 build_all_zonelists_init();
5684         } else {
5685                 __build_all_zonelists(pgdat);
5686                 /* cpuset refresh routine should be here */
5687         }
5688         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5689         /*
5690          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5691          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5692          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5693          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5694          * disabled and enable it later
5695          */
5696         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5697                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5698         else
5699                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5700
5701         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5702                 nr_online_nodes,
5703                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5704                 vm_total_pages);
5705 #ifdef CONFIG_NUMA
5706         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5707 #endif
5708 }
5709
5710 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
5711 static bool __meminit
5712 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
5713 {
5714 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5715         static struct memblock_region *r;
5716
5717         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5718                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5719                         for_each_memblock(memory, r) {
5720                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
5721                                         break;
5722                         }
5723                 }
5724                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5725                     memblock_is_mirror(r)) {
5726                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5727                         return true;
5728                 }
5729         }
5730 #endif
5731         return false;
5732 }
5733
5734 /*
5735  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5736  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
5737  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5738  */
5739 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5740                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context,
5741                 struct vmem_altmap *altmap)
5742 {
5743         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5744         struct page *page;
5745
5746         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5747                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5748
5749 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5750         /*
5751          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5752          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
5753          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
5754          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
5755          * the hotplug lock.
5756          */
5757         if (zone == ZONE_DEVICE) {
5758                 if (!altmap)
5759                         return;
5760
5761                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
5762                         start_pfn += altmap->reserve;
5763                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5764         }
5765 #endif
5766
5767         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5768                 /*
5769                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5770                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5771                  */
5772                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
5773                         if (!early_pfn_valid(pfn))
5774                                 continue;
5775                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5776                                 continue;
5777                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
5778                                 continue;
5779                         if (defer_init(nid, pfn, end_pfn))
5780                                 break;
5781                 }
5782
5783                 page = pfn_to_page(pfn);
5784                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5785                 if (context == MEMMAP_HOTPLUG)
5786                         __SetPageReserved(page);
5787
5788                 /*
5789                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5790                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5791                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5792                  * the address space during boot when many long-lived
5793                  * kernel allocations are made.
5794                  *
5795                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5796                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5797                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5798                  * pfn out of zone.
5799                  */
5800                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5801                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5802                         cond_resched();
5803                 }
5804         }
5805 }
5806
5807 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5808 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
5809                                    unsigned long start_pfn,
5810                                    unsigned long size,
5811                                    struct dev_pagemap *pgmap)
5812 {
5813         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5814         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5815         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
5816         unsigned long start = jiffies;
5817         int nid = pgdat->node_id;
5818
5819         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || !is_dev_zone(zone)))
5820                 return;
5821
5822         /*
5823          * The call to memmap_init_zone should have already taken care
5824          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
5825          * the end of that region and start processing the device pages.
5826          */
5827         if (pgmap->altmap_valid) {
5828                 struct vmem_altmap *altmap = &pgmap->altmap;
5829
5830                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5831                 size = end_pfn - start_pfn;
5832         }
5833
5834         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5835                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5836
5837                 __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
5838
5839                 /*
5840                  * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
5841                  * phase for it to be fully associated with a zone.
5842                  *
5843                  * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
5844                  * the flag as we are still initializing the pages.
5845                  */
5846                 __SetPageReserved(page);
5847
5848                 /*
5849                  * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back
5850                  * pointer and hmm_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE
5851                  * page is ever freed or placed on a driver-private list.
5852                  */
5853                 page->pgmap = pgmap;
5854                 page->hmm_data = 0;
5855
5856                 /*
5857                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5858                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5859                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5860                  * the address space during boot when many long-lived
5861                  * kernel allocations are made.
5862                  *
5863                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5864                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5865                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5866                  * pfn out of zone.
5867                  *
5868                  * Please note that MEMMAP_HOTPLUG path doesn't clear memmap
5869                  * because this is done early in sparse_add_one_section
5870                  */
5871                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5872                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5873                         cond_resched();
5874                 }
5875         }
5876
5877         pr_info("%s initialised, %lu pages in %ums\n", dev_name(pgmap->dev),
5878                 size, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
5879 }
5880
5881 #endif
5882 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5883 {
5884         unsigned int order, t;
5885         for_each_migratetype_order(order, t) {
5886                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5887                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5888         }
5889 }
5890
5891 void __meminit __weak memmap_init(unsigned long size, int nid,
5892                                   unsigned long zone, unsigned long start_pfn)
5893 {
5894         memmap_init_zone(size, nid, zone, start_pfn, MEMMAP_EARLY, NULL);
5895 }
5896
5897 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5898 {
5899 #ifdef CONFIG_MMU
5900         int batch;
5901
5902         /*
5903          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5904          * size of the zone.
5905          */
5906         batch = zone_managed_pages(zone) / 1024;
5907         /* But no more than a meg. */
5908         if (batch * PAGE_SIZE > 1024 * 1024)
5909                 batch = (1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
5910         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5911         if (batch < 1)
5912                 batch = 1;
5913
5914         /*
5915          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5916          * of 2 value was found to be more likely to have
5917          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5918          *
5919          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5920          * batches of pages, one task can end up with a lot
5921          * of pages of one half of the possible page colors
5922          * and the other with pages of the other colors.
5923          */
5924         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5925
5926         return batch;
5927
5928 #else
5929         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5930          * conditions.
5931          *
5932          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5933          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5934          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5935          *
5936          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5937          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5938          * can be a significant delay between the individual batches being
5939          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5940          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5941          */
5942         return 0;
5943 #endif
5944 }
5945
5946 /*
5947  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5948  * ->batch must never be higher then ->high.
5949  * The following function updates them in a safe manner without read side
5950  * locking.
5951  *
5952  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5953  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5954  *
5955  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5956  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5957  * exist).
5958  */
5959 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5960                 unsigned long batch)
5961 {
5962        /* start with a fail safe value for batch */
5963         pcp->batch = 1;
5964         smp_wmb();
5965
5966        /* Update high, then batch, in order */
5967         pcp->high = high;
5968         smp_wmb();
5969
5970         pcp->batch = batch;
5971 }
5972
5973 /* a companion to pageset_set_high() */
5974 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5975 {
5976         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5977 }
5978
5979 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5980 {
5981         struct per_cpu_pages *pcp;
5982         int migratetype;
5983
5984         memset(p, 0, sizeof(*p));
5985
5986         pcp = &p->pcp;
5987         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5988                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5989 }
5990
5991 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5992 {
5993         pageset_init(p);
5994         pageset_set_batch(p, batch);
5995 }
5996
5997 /*
5998  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5999  * to the value high for the pageset p.
6000  */
6001 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
6002                                 unsigned long high)
6003 {
6004         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
6005         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
6006                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
6007
6008         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
6009 }
6010
6011 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
6012                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
6013 {
6014         if (percpu_pagelist_fraction)
6015                 pageset_set_high(pcp,
6016                         (zone_managed_pages(zone) /
6017                                 percpu_pagelist_fraction));
6018         else
6019                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
6020 }
6021
6022 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
6023 {
6024         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6025
6026         pageset_init(pcp);
6027         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
6028 }
6029
6030 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
6031 {
6032         int cpu;
6033         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
6034         for_each_possible_cpu(cpu)
6035                 zone_pageset_init(zone, cpu);
6036 }
6037
6038 /*
6039  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
6040  * Before this call only boot pagesets were available.
6041  */
6042 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
6043 {
6044         struct pglist_data *pgdat;
6045         struct zone *zone;
6046
6047         for_each_populated_zone(zone)
6048                 setup_zone_pageset(zone);
6049
6050         for_each_online_pgdat(pgdat)
6051                 pgdat->per_cpu_nodestats =
6052                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
6053 }
6054
6055 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
6056 {
6057         /*
6058          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
6059          * relies on the ability of the linker to provide the
6060          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
6061          */
6062         zone->pageset = &boot_pageset;
6063
6064         if (populated_zone(zone))
6065                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
6066                         zone->name, zone->present_pages,
6067                                          zone_batchsize(zone));
6068 }
6069
6070 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
6071                                         unsigned long zone_start_pfn,
6072                                         unsigned long size)
6073 {
6074         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6075         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
6076
6077         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
6078                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
6079
6080         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6081
6082         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
6083                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
6084                         pgdat->node_id,
6085                         (unsigned long)zone_idx(zone),
6086                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
6087
6088         zone_init_free_lists(zone);
6089         zone->initialized = 1;
6090 }
6091
6092 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6093 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
6094
6095 /*
6096  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
6097  */
6098 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
6099                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
6100 {
6101         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6102         int nid;
6103
6104         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
6105                 return state->last_nid;
6106
6107         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
6108         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
6109                 state->last_start = start_pfn;
6110                 state->last_end = end_pfn;
6111                 state->last_nid = nid;
6112         }
6113
6114         return nid;
6115 }
6116 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
6117
6118 /**
6119  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
6120  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
6121  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
6122  *
6123  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
6124  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
6125  * memblock_free_early_nid() manually.
6126  */
6127 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
6128 {
6129         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6130         int i, this_nid;
6131
6132         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
6133                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
6134                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
6135
6136                 if (start_pfn < end_pfn)
6137                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
6138                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
6139                                         this_nid);
6140         }
6141 }
6142
6143 /**
6144  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
6145  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
6146  *
6147  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
6148  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
6149  */
6150 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
6151 {
6152         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6153         int i, this_nid;
6154
6155         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
6156                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
6157 }
6158
6159 /**
6160  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
6161  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
6162  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
6163  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
6164  *
6165  * It returns the start and end page frame of a node based on information
6166  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
6167  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
6168  * PFNs will be 0.
6169  */
6170 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
6171                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
6172 {
6173         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
6174         int i;
6175
6176         *start_pfn = -1UL;
6177         *end_pfn = 0;
6178
6179         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
6180                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
6181                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
6182         }
6183
6184         if (*start_pfn == -1UL)
6185                 *start_pfn = 0;
6186 }
6187
6188 /*
6189  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
6190  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
6191  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
6192  */
6193 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
6194 {
6195         int zone_index;
6196         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
6197                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
6198                         continue;
6199
6200                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
6201                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
6202                         break;
6203         }
6204
6205         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
6206         movable_zone = zone_index;
6207 }
6208
6209 /*
6210  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
6211  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
6212  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
6213  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
6214  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
6215  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
6216  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
6217  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
6218  */
6219 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
6220                                         unsigned long zone_type,
6221                                         unsigned long node_start_pfn,
6222                                         unsigned long node_end_pfn,
6223                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6224                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6225 {
6226         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
6227         if (zone_movable_pfn[nid]) {
6228                 /* Size ZONE_MOVABLE */
6229                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
6230                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6231                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
6232                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
6233
6234                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
6235                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
6236                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
6237                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
6238                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6239
6240                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
6241                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
6242                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
6243         }
6244 }
6245
6246 /*
6247  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
6248  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
6249  */
6250 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6251                                         unsigned long zone_type,
6252                                         unsigned long node_start_pfn,
6253                                         unsigned long node_end_pfn,
6254                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6255                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6256                                         unsigned long *ignored)
6257 {
6258         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6259         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6260                 return 0;
6261
6262         /* Get the start and end of the zone */
6263         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6264         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6265         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6266                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
6267                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6268
6269         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
6270         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
6271                 return 0;
6272
6273         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
6274         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
6275         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
6276
6277         /* Return the spanned pages */
6278         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
6279 }
6280
6281 /*
6282  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
6283  * then all holes in the requested range will be accounted for.
6284  */
6285 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
6286                                 unsigned long range_start_pfn,
6287                                 unsigned long range_end_pfn)
6288 {
6289         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
6290         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6291         int i;
6292
6293         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6294                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6295                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6296                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
6297         }
6298         return nr_absent;
6299 }
6300
6301 /**
6302  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
6303  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
6304  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
6305  *
6306  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
6307  */
6308 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
6309                                                         unsigned long end_pfn)
6310 {
6311         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
6312 }
6313
6314 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
6315 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6316                                         unsigned long zone_type,
6317                                         unsigned long node_start_pfn,
6318                                         unsigned long node_end_pfn,
6319                                         unsigned long *ignored)
6320 {
6321         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6322         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6323         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6324         unsigned long nr_absent;
6325
6326         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6327         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6328                 return 0;
6329
6330         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6331         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6332
6333         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6334                         node_start_pfn, node_end_pfn,
6335                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
6336         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6337
6338         /*
6339          * ZONE_MOVABLE handling.
6340          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
6341          * and vice versa.
6342          */
6343         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
6344                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6345                 struct memblock_region *r;
6346
6347                 for_each_memblock(memory, r) {
6348                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
6349                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6350                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
6351                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6352
6353                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
6354                             memblock_is_mirror(r))
6355                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6356
6357                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
6358                             !memblock_is_mirror(r))
6359                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6360                 }
6361         }
6362
6363         return nr_absent;
6364 }
6365
6366 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6367 static inline unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6368                                         unsigned long zone_type,
6369                                         unsigned long node_start_pfn,
6370                                         unsigned long node_end_pfn,
6371                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6372                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6373                                         unsigned long *zones_size)
6374 {
6375         unsigned int zone;
6376
6377         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
6378         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
6379                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
6380
6381         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
6382
6383         return zones_size[zone_type];
6384 }
6385
6386 static inline unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6387                                                 unsigned long zone_type,
6388                                                 unsigned long node_start_pfn,
6389                                                 unsigned long node_end_pfn,
6390                                                 unsigned long *zholes_size)
6391 {
6392         if (!zholes_size)
6393                 return 0;
6394
6395         return zholes_size[zone_type];
6396 }
6397
6398 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6399
6400 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
6401                                                 unsigned long node_start_pfn,
6402                                                 unsigned long node_end_pfn,
6403                                                 unsigned long *zones_size,
6404                                                 unsigned long *zholes_size)
6405 {
6406         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
6407         enum zone_type i;
6408
6409         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6410                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6411                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6412                 unsigned long size, real_size;
6413
6414                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6415                                                   node_start_pfn,
6416                                                   node_end_pfn,
6417                                                   &zone_start_pfn,
6418                                                   &zone_end_pfn,
6419                                                   zones_size);
6420                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6421                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
6422                                                   zholes_size);
6423                 if (size)
6424                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6425                 else
6426                         zone->zone_start_pfn = 0;
6427                 zone->spanned_pages = size;
6428                 zone->present_pages = real_size;
6429
6430                 totalpages += size;
6431                 realtotalpages += real_size;
6432         }
6433
6434         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
6435         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
6436         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
6437                                                         realtotalpages);
6438 }
6439
6440 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
6441 /*
6442  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
6443  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
6444  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
6445  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
6446  * bytes.
6447  */
6448 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
6449 {
6450         unsigned long usemapsize;
6451
6452         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
6453         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
6454         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
6455         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
6456         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
6457
6458         return usemapsize / 8;
6459 }
6460
6461 static void __ref setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6462                                 struct zone *zone,
6463                                 unsigned long zone_start_pfn,
6464                                 unsigned long zonesize)
6465 {
6466         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6467         zone->pageblock_flags = NULL;
6468         if (usemapsize) {
6469                 zone->pageblock_flags =
6470                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
6471                                             pgdat->node_id);
6472                 if (!zone->pageblock_flags)
6473                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
6474                               usemapsize, zone->name, pgdat->node_id);
6475         }
6476 }
6477 #else
6478 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6479                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6480 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6481
6482 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6483
6484 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6485 void __init set_pageblock_order(void)
6486 {
6487         unsigned int order;
6488
6489         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6490         if (pageblock_order)
6491                 return;
6492
6493         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6494                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6495         else
6496                 order = MAX_ORDER - 1;
6497
6498         /*
6499          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6500          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6501          * powerpc.
6502          */
6503         pageblock_order = order;
6504 }
6505 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6506
6507 /*
6508  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6509  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6510  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6511  * the kernel config
6512  */
6513 void __init set_pageblock_order(void)
6514 {
6515 }
6516
6517 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6518
6519 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6520                                                 unsigned long present_pages)
6521 {
6522         unsigned long pages = spanned_pages;
6523
6524         /*
6525          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6526          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6527          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6528          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6529          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6530          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6531          */
6532         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6533             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6534                 pages = present_pages;
6535
6536         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6537 }
6538
6539 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6540 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
6541 {
6542         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6543         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6544         pgdat->split_queue_len = 0;
6545 }
6546 #else
6547 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
6548 #endif
6549
6550 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6551 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
6552 {
6553         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6554 }
6555 #else
6556 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
6557 #endif
6558
6559 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
6560 {
6561         pgdat_resize_init(pgdat);
6562
6563         pgdat_init_split_queue(pgdat);
6564         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
6565
6566         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6567         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6568
6569         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6570         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6571         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6572 }
6573
6574 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
6575                                                         unsigned long remaining_pages)
6576 {
6577         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
6578         zone_set_nid(zone, nid);
6579         zone->name = zone_names[idx];
6580         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
6581         spin_lock_init(&zone->lock);
6582         zone_seqlock_init(zone);
6583         zone_pcp_init(zone);
6584 }
6585
6586 /*
6587  * Set up the zone data structures
6588  * - init pgdat internals
6589  * - init all zones belonging to this node
6590  *
6591  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
6592  */
6593 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6594 void __ref free_area_init_core_hotplug(int nid)
6595 {
6596         enum zone_type z;
6597         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6598
6599         pgdat_init_internals(pgdat);
6600         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
6601                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
6602 }
6603 #endif
6604
6605 /*
6606  * Set up the zone data structures:
6607  *   - mark all pages reserved
6608  *   - mark all memory queues empty
6609  *   - clear the memory bitmaps
6610  *
6611  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6612  * NOTE: this function is only called during early init.
6613  */
6614 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6615 {
6616         enum zone_type j;
6617         int nid = pgdat->node_id;
6618
6619         pgdat_init_internals(pgdat);
6620         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6621
6622         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6623                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6624                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
6625                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6626
6627                 size = zone->spanned_pages;
6628                 freesize = zone->present_pages;
6629
6630                 /*
6631                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6632                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6633                  * and per-cpu initialisations
6634                  */
6635                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
6636                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6637                         if (freesize >= memmap_pages) {
6638                                 freesize -= memmap_pages;
6639                                 if (memmap_pages)
6640                                         printk(KERN_DEBUG
6641                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6642                                                zone_names[j], memmap_pages);
6643                         } else
6644                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6645                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6646                 }
6647
6648                 /* Account for reserved pages */
6649                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6650                         freesize -= dma_reserve;
6651                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6652                                         zone_names[0], dma_reserve);
6653                 }
6654
6655                 if (!is_highmem_idx(j))
6656                         nr_kernel_pages += freesize;
6657                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6658                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6659                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6660                 nr_all_pages += freesize;
6661
6662                 /*
6663                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6664                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6665                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6666                  */
6667                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
6668
6669                 if (!size)
6670                         continue;
6671
6672                 set_pageblock_order();
6673                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6674                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6675                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6676         }
6677 }
6678
6679 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6680 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6681 {
6682         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6683         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6684
6685         /* Skip empty nodes */
6686         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6687                 return;
6688
6689         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6690         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6691         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6692         if (!pgdat->node_mem_map) {
6693                 unsigned long size, end;
6694                 struct page *map;
6695
6696                 /*
6697                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6698                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6699                  * for the buddy allocator to function correctly.
6700                  */
6701                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6702                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6703                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6704                 map = memblock_alloc_node(size, SMP_CACHE_BYTES,
6705                                           pgdat->node_id);
6706                 if (!map)
6707                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
6708                               size, pgdat->node_id);
6709                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6710         }
6711         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6712                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
6713                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6714 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6715         /*
6716          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6717          */
6718         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6719                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6720 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6721                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6722                         mem_map -= offset;
6723 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6724         }
6725 #endif
6726 }
6727 #else
6728 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
6729 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6730
6731 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
6732 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
6733 {
6734         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
6735 }
6736 #else
6737 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
6738 #endif
6739
6740 void __init free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6741                                    unsigned long node_start_pfn,
6742                                    unsigned long *zholes_size)
6743 {
6744         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6745         unsigned long start_pfn = 0;
6746         unsigned long end_pfn = 0;
6747
6748         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6749         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6750
6751         pgdat->node_id = nid;
6752         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6753         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6754 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6755         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6756         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6757                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6758                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6759 #else
6760         start_pfn = node_start_pfn;
6761 #endif
6762         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6763                                   zones_size, zholes_size);
6764
6765         alloc_node_mem_map(pgdat);
6766         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
6767
6768         free_area_init_core(pgdat);
6769 }
6770
6771 #if !defined(CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP)
6772 /*
6773  * Zero all valid struct pages in range [spfn, epfn), return number of struct
6774  * pages zeroed
6775  */
6776 static u64 zero_pfn_range(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
6777 {
6778         unsigned long pfn;
6779         u64 pgcnt = 0;
6780
6781         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6782                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6783                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6784                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6785                         continue;
6786                 }
6787                 mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6788                 pgcnt++;
6789         }
6790
6791         return pgcnt;
6792 }
6793
6794 /*
6795  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6796  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6797  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6798  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6799  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6800  *
6801  * This function also addresses a similar issue where struct pages are left
6802  * uninitialized because the physical address range is not covered by
6803  * memblock.memory or memblock.reserved. That could happen when memblock
6804  * layout is manually configured via memmap=.
6805  */
6806 void __init zero_resv_unavail(void)
6807 {
6808         phys_addr_t start, end;
6809         u64 i, pgcnt;
6810         phys_addr_t next = 0;
6811
6812         /*
6813          * Loop through unavailable ranges not covered by memblock.memory.
6814          */
6815         pgcnt = 0;
6816         for_each_mem_range(i, &memblock.memory, NULL,
6817                         NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end, NULL) {
6818                 if (next < start)
6819                         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), PFN_UP(start));
6820                 next = end;
6821         }
6822         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), max_pfn);
6823
6824         /*
6825          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6826          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6827          */
6828         if (pgcnt)
6829                 pr_info("Zeroed struct page in unavailable ranges: %lld pages", pgcnt);
6830 }
6831 #endif /* !CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6832
6833 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6834
6835 #if MAX_NUMNODES > 1
6836 /*
6837  * Figure out the number of possible node ids.
6838  */
6839 void __init setup_nr_node_ids(void)
6840 {
6841         unsigned int highest;
6842
6843         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6844         nr_node_ids = highest + 1;
6845 }
6846 #endif
6847
6848 /**
6849  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6850  *
6851  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6852  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6853  * all the nodes.
6854  *
6855  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6856  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6857  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6858  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6859  *
6860  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6861  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6862  * populated node map.
6863  *
6864  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6865  * requirement (single node).
6866  */
6867 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6868 {
6869         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6870         unsigned long start, end, mask;
6871         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
6872         int i, nid;
6873
6874         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6875                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6876                         last_nid = nid;
6877                         last_end = end;
6878                         continue;
6879                 }
6880
6881                 /*
6882                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6883                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6884                  * too coarse to separate the current node from the last.
6885                  */
6886                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6887                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6888                         mask <<= 1;
6889
6890                 /* accumulate all internode masks */
6891                 accl_mask |= mask;
6892         }
6893
6894         /* convert mask to number of pages */
6895         return ~accl_mask + 1;
6896 }
6897
6898 /* Find the lowest pfn for a node */
6899 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6900 {
6901         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6902         unsigned long start_pfn;
6903         int i;
6904
6905         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6906                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6907
6908         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6909                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6910                 return 0;
6911         }
6912
6913         return min_pfn;
6914 }
6915
6916 /**
6917  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6918  *
6919  * Return: the minimum PFN based on information provided via
6920  * memblock_set_node().
6921  */
6922 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6923 {
6924         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6925 }
6926
6927 /*
6928  * early_calculate_totalpages()
6929  * Sum pages in active regions for movable zone.
6930  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6931  */
6932 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6933 {
6934         unsigned long totalpages = 0;
6935         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6936         int i, nid;
6937
6938         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6939                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6940
6941                 totalpages += pages;
6942                 if (pages)
6943                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6944         }
6945         return totalpages;
6946 }
6947
6948 /*
6949  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6950  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6951  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6952  * others
6953  */
6954 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6955 {
6956         int i, nid;
6957         unsigned long usable_startpfn;
6958         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6959         /* save the state before borrow the nodemask */
6960         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6961         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6962         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6963         struct memblock_region *r;
6964
6965         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6966         find_usable_zone_for_movable();
6967
6968         /*
6969          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6970          * options.
6971          */
6972         if (movable_node_is_enabled()) {
6973                 for_each_memblock(memory, r) {
6974                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6975                                 continue;
6976
6977                         nid = r->nid;
6978
6979                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6980                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6981                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6982                                 usable_startpfn;
6983                 }
6984
6985                 goto out2;
6986         }
6987
6988         /*
6989          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6990          */
6991         if (mirrored_kernelcore) {
6992                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6993
6994                 for_each_memblock(memory, r) {
6995                         if (memblock_is_mirror(r))
6996                                 continue;
6997
6998                         nid = r->nid;
6999
7000                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
7001
7002                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
7003                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
7004                                 continue;
7005                         }
7006
7007                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
7008                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
7009                                 usable_startpfn;
7010                 }
7011
7012                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
7013                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
7014
7015                 goto out2;
7016         }
7017
7018         /*
7019          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
7020          * amount of necessary memory.
7021          */
7022         if (required_kernelcore_percent)
7023                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
7024                                        10000UL;
7025         if (required_movablecore_percent)
7026                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
7027                                         10000UL;
7028
7029         /*
7030          * If movablecore= was specified, calculate what size of
7031          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
7032          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
7033          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
7034          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
7035          * what movablecore would have allowed.
7036          */
7037         if (required_movablecore) {
7038                 unsigned long corepages;
7039
7040                 /*
7041                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
7042                  * was requested by the user
7043                  */
7044                 required_movablecore =
7045                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7046                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
7047                 corepages = totalpages - required_movablecore;
7048
7049                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
7050         }
7051
7052         /*
7053          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
7054          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
7055          */
7056         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
7057                 goto out;
7058
7059         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
7060         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
7061
7062 restart:
7063         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
7064         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7065         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
7066                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7067
7068                 /*
7069                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
7070                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
7071                  * amount of memory for the kernel
7072                  */
7073                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
7074                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
7075
7076                 /*
7077                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
7078                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
7079                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
7080                  */
7081                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
7082
7083                 /* Go through each range of PFNs within this node */
7084                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7085                         unsigned long size_pages;
7086
7087                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
7088                         if (start_pfn >= end_pfn)
7089                                 continue;
7090
7091                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
7092                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
7093                                 unsigned long kernel_pages;
7094                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
7095                                                                 - start_pfn;
7096
7097                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
7098                                                         kernelcore_remaining);
7099                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
7100                                                         required_kernelcore);
7101
7102                                 /* Continue if range is now fully accounted */
7103                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
7104
7105                                         /*
7106                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
7107                                          * that if we have to rebalance
7108                                          * kernelcore across nodes, we will
7109                                          * not double account here
7110                                          */
7111                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7112                                         continue;
7113                                 }
7114                                 start_pfn = usable_startpfn;
7115                         }
7116
7117                         /*
7118                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7119                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7120                          * number of pages used as kernelcore
7121                          */
7122                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7123                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7124                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7125                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7126
7127                         /*
7128                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7129                          * break if the kernelcore for this node has been
7130                          * satisfied
7131                          */
7132                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7133                                                                 size_pages);
7134                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7135                         if (!kernelcore_remaining)
7136                                 break;
7137                 }
7138         }
7139
7140         /*
7141          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7142          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7143          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7144          * satisfied
7145          */
7146         usable_nodes--;
7147         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7148                 goto restart;
7149
7150 out2:
7151         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7152         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
7153                 zone_movable_pfn[nid] =
7154                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
7155
7156 out:
7157         /* restore the node_state */
7158         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
7159 }
7160
7161 /* Any regular or high memory on that node ? */
7162 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
7163 {
7164         enum zone_type zone_type;
7165
7166         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
7167                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
7168                 if (populated_zone(zone)) {
7169                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
7170                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
7171                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
7172                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
7173                         break;
7174                 }
7175         }
7176 }
7177
7178 /**
7179  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
7180  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
7181  *
7182  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
7183  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
7184  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
7185  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
7186  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
7187  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
7188  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
7189  * at arch_max_dma_pfn.
7190  */
7191 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
7192 {
7193         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7194         int i, nid;
7195
7196         /* Record where the zone boundaries are */
7197         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
7198                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
7199         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
7200                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
7201
7202         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
7203
7204         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7205                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7206                         continue;
7207
7208                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
7209                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
7210                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
7211
7212                 start_pfn = end_pfn;
7213         }
7214
7215         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7216         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
7217         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
7218
7219         /* Print out the zone ranges */
7220         pr_info("Zone ranges:\n");
7221         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7222                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7223                         continue;
7224                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
7225                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
7226                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
7227                         pr_cont("empty\n");
7228                 else
7229                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
7230                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
7231                                         << PAGE_SHIFT,
7232                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
7233                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
7234         }
7235
7236         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7237         pr_info("Movable zone start for each node\n");
7238         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
7239                 if (zone_movable_pfn[i])
7240                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
7241                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
7242         }
7243
7244         /* Print out the early node map */
7245         pr_info("Early memory node ranges\n");
7246         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
7247                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7248                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7249                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
7250
7251         /* Initialise every node */
7252         mminit_verify_pageflags_layout();
7253         setup_nr_node_ids();
7254         zero_resv_unavail();
7255         for_each_online_node(nid) {
7256                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7257                 free_area_init_node(nid, NULL,
7258                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
7259
7260                 /* Any memory on that node */
7261                 if (pgdat->node_present_pages)
7262                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7263                 check_for_memory(pgdat, nid);
7264         }
7265 }
7266
7267 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
7268                                      unsigned long *percent)
7269 {
7270         unsigned long long coremem;
7271         char *endptr;
7272
7273         if (!p)
7274                 return -EINVAL;
7275
7276         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
7277         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
7278         if (*endptr == '%') {
7279                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
7280                 WARN_ON(coremem > 100);
7281
7282                 *percent = coremem;
7283         } else {
7284                 coremem = memparse(p, &p);
7285                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
7286                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
7287
7288                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
7289                 *percent = 0UL;
7290         }
7291         return 0;
7292 }
7293
7294 /*
7295  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7296  * cannot be reclaimed or migrated.
7297  */
7298 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
7299 {
7300         /* parse kernelcore=mirror */
7301         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
7302                 mirrored_kernelcore = true;
7303                 return 0;
7304         }
7305
7306         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
7307                                   &required_kernelcore_percent);
7308 }
7309
7310 /*
7311  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7312  * can be reclaimed or migrated.
7313  */
7314 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
7315 {
7316         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
7317                                   &required_movablecore_percent);
7318 }
7319
7320 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
7321 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
7322
7323 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
7324
7325 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
7326 {
7327         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
7328         totalram_pages_add(count);
7329 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
7330         if (PageHighMem(page))
7331                 totalhigh_pages_add(count);
7332 #endif
7333 }
7334 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
7335
7336 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
7337 {
7338         void *pos;
7339         unsigned long pages = 0;
7340
7341         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
7342         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
7343         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
7344                 struct page *page = virt_to_page(pos);
7345                 void *direct_map_addr;
7346
7347                 /*
7348                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
7349                  * because some architectures' virt_to_page()
7350                  * work with aliases.  Getting the direct map
7351                  * address ensures that we get a _writeable_
7352                  * alias for the memset().
7353                  */
7354                 direct_map_addr = page_address(page);
7355                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
7356                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
7357
7358                 free_reserved_page(page);
7359         }
7360
7361         if (pages && s)
7362                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
7363                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
7364
7365         return pages;
7366 }
7367
7368 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7369 void free_highmem_page(struct page *page)
7370 {
7371         __free_reserved_page(page);
7372         totalram_pages_inc();
7373         atomic_long_inc(&page_zone(page)->managed_pages);
7374         totalhigh_pages_inc();
7375 }
7376 #endif
7377
7378
7379 void __init mem_init_print_info(const char *str)
7380 {
7381         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
7382         unsigned long init_code_size, init_data_size;
7383
7384         physpages = get_num_physpages();
7385         codesize = _etext - _stext;
7386         datasize = _edata - _sdata;
7387         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
7388         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
7389         init_data_size = __init_end - __init_begin;
7390         init_code_size = _einittext - _sinittext;
7391
7392         /*
7393          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
7394          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
7395          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
7396          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
7397          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
7398          */
7399 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
7400         do { \
7401                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
7402                         size -= adj; \
7403         } while (0)
7404
7405         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
7406                      _sinittext, init_code_size);
7407         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
7408         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
7409         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
7410         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
7411
7412 #undef  adj_init_size
7413
7414         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
7415 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7416                 ", %luK highmem"
7417 #endif
7418                 "%s%s)\n",
7419                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7420                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
7421                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
7422                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
7423                 (physpages - totalram_pages() - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
7424                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
7425 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7426                 totalhigh_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7427 #endif
7428                 str ? ", " : "", str ? str : "");
7429 }
7430
7431 /**
7432  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
7433  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
7434  *
7435  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
7436  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
7437  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
7438  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
7439  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
7440  * smaller per-cpu batchsize.
7441  */
7442 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
7443 {
7444         dma_reserve = new_dma_reserve;
7445 }
7446
7447 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
7448 {
7449         zero_resv_unavail();
7450         free_area_init_node(0, zones_size,
7451                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
7452 }
7453
7454 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
7455 {
7456
7457         lru_add_drain_cpu(cpu);
7458         drain_pages(cpu);
7459
7460         /*
7461          * Spill the event counters of the dead processor
7462          * into the current processors event counters.
7463          * This artificially elevates the count of the current
7464          * processor.
7465          */
7466         vm_events_fold_cpu(cpu);
7467
7468         /*
7469          * Zero the differential counters of the dead processor
7470          * so that the vm statistics are consistent.
7471          *
7472          * This is only okay since the processor is dead and cannot
7473          * race with what we are doing.
7474          */
7475         cpu_vm_stats_fold(cpu);
7476         return 0;
7477 }
7478
7479 void __init page_alloc_init(void)
7480 {
7481         int ret;
7482
7483         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
7484                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
7485                                         page_alloc_cpu_dead);
7486         WARN_ON(ret < 0);
7487 }
7488
7489 /*
7490  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
7491  *      or min_free_kbytes changes.
7492  */
7493 static void calculate_totalreserve_pages(void)
7494 {
7495         struct pglist_data *pgdat;
7496         unsigned long reserve_pages = 0;
7497         enum zone_type i, j;
7498
7499         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7500
7501                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
7502
7503                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7504                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7505                         long max = 0;
7506                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7507
7508                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
7509                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7510                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
7511                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
7512                         }
7513
7514                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
7515                         max += high_wmark_pages(zone);
7516
7517                         if (max > managed_pages)
7518                                 max = managed_pages;
7519
7520                         pgdat->totalreserve_pages += max;
7521
7522                         reserve_pages += max;
7523                 }
7524         }
7525         totalreserve_pages = reserve_pages;
7526 }
7527
7528 /*
7529  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
7530  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
7531  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
7532  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
7533  */
7534 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
7535 {
7536         struct pglist_data *pgdat;
7537         enum zone_type j, idx;
7538
7539         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7540                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7541                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7542                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7543
7544                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7545
7546                         idx = j;
7547                         while (idx) {
7548                                 struct zone *lower_zone;
7549
7550                                 idx--;
7551                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
7552
7553                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1) {
7554                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 0;
7555                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7556                                 } else {
7557                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] =
7558                                                 managed_pages / sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
7559                                 }
7560                                 managed_pages += zone_managed_pages(lower_zone);
7561                         }
7562                 }
7563         }
7564
7565         /* update totalreserve_pages */
7566         calculate_totalreserve_pages();
7567 }
7568
7569 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
7570 {
7571         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
7572         unsigned long lowmem_pages = 0;
7573         struct zone *zone;
7574         unsigned long flags;
7575
7576         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
7577         for_each_zone(zone) {
7578                 if (!is_highmem(zone))
7579                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
7580         }
7581
7582         for_each_zone(zone) {
7583                 u64 tmp;
7584
7585                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7586                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
7587                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7588                 if (is_highmem(zone)) {
7589                         /*
7590                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7591                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7592                          * value here.
7593                          *
7594                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7595                          * deltas control async page reclaim, and so should
7596                          * not be capped for highmem.
7597                          */
7598                         unsigned long min_pages;
7599
7600                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
7601                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7602                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7603                 } else {
7604                         /*
7605                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7606                          * proportionate to the zone's size.
7607                          */
7608                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7609                 }
7610
7611                 /*
7612                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7613                  * scale factor in proportion to available memory, but
7614                  * ensure a minimum size on small systems.
7615                  */
7616                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7617                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
7618                                       watermark_scale_factor, 10000));
7619
7620                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7621                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7622                 zone->watermark_boost = 0;
7623
7624                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7625         }
7626
7627         /* update totalreserve_pages */
7628         calculate_totalreserve_pages();
7629 }
7630
7631 /**
7632  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7633  * or when memory is hot-{added|removed}
7634  *
7635  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7636  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7637  */
7638 void setup_per_zone_wmarks(void)
7639 {
7640         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7641
7642         spin_lock(&lock);
7643         __setup_per_zone_wmarks();
7644         spin_unlock(&lock);
7645 }
7646
7647 /*
7648  * Initialise min_free_kbytes.
7649  *
7650  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7651  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7652  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7653  *
7654  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7655  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7656  *
7657  * which yields
7658  *
7659  * 16MB:        512k
7660  * 32MB:        724k
7661  * 64MB:        1024k
7662  * 128MB:       1448k
7663  * 256MB:       2048k
7664  * 512MB:       2896k
7665  * 1024MB:      4096k
7666  * 2048MB:      5792k
7667  * 4096MB:      8192k
7668  * 8192MB:      11584k
7669  * 16384MB:     16384k
7670  */
7671 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7672 {
7673         unsigned long lowmem_kbytes;
7674         int new_min_free_kbytes;
7675
7676         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7677         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7678
7679         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7680                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7681                 if (min_free_kbytes < 128)
7682                         min_free_kbytes = 128;
7683                 if (min_free_kbytes > 65536)
7684                         min_free_kbytes = 65536;
7685         } else {
7686                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7687                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7688         }
7689         setup_per_zone_wmarks();
7690         refresh_zone_stat_thresholds();
7691         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7692
7693 #ifdef CONFIG_NUMA
7694         setup_min_unmapped_ratio();
7695         setup_min_slab_ratio();
7696 #endif
7697
7698         return 0;
7699 }
7700 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7701
7702 /*
7703  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7704  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7705  *      changes.
7706  */
7707 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7708         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7709 {
7710         int rc;
7711
7712         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7713         if (rc)
7714                 return rc;
7715
7716         if (write) {
7717                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7718                 setup_per_zone_wmarks();
7719         }
7720         return 0;
7721 }
7722
7723 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7724         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7725 {
7726         int rc;
7727
7728         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7729         if (rc)
7730                 return rc;
7731
7732         return 0;
7733 }
7734
7735 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7736         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7737 {
7738         int rc;
7739
7740         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7741         if (rc)
7742                 return rc;
7743
7744         if (write)
7745                 setup_per_zone_wmarks();
7746
7747         return 0;
7748 }
7749
7750 #ifdef CONFIG_NUMA
7751 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7752 {
7753         pg_data_t *pgdat;
7754         struct zone *zone;
7755
7756         for_each_online_pgdat(pgdat)
7757                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7758
7759         for_each_zone(zone)
7760                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7761                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7762 }
7763
7764
7765 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7766         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7767 {
7768         int rc;
7769
7770         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7771         if (rc)
7772                 return rc;
7773
7774         setup_min_unmapped_ratio();
7775
7776         return 0;
7777 }
7778
7779 static void setup_min_slab_ratio(void)
7780 {
7781         pg_data_t *pgdat;
7782         struct zone *zone;
7783
7784         for_each_online_pgdat(pgdat)
7785                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7786
7787         for_each_zone(zone)
7788                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7789                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7790 }
7791
7792 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7793         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7794 {
7795         int rc;
7796
7797         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7798         if (rc)
7799                 return rc;
7800
7801         setup_min_slab_ratio();
7802
7803         return 0;
7804 }
7805 #endif
7806
7807 /*
7808  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7809  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7810  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7811  *
7812  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7813  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7814  * if in function of the boot time zone sizes.
7815  */
7816 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7817         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7818 {
7819         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7820         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7821         return 0;
7822 }
7823
7824 /*
7825  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7826  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7827  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7828  */
7829 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7830         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7831 {
7832         struct zone *zone;
7833         int old_percpu_pagelist_fraction;
7834         int ret;
7835
7836         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7837         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7838
7839         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7840         if (!write || ret < 0)
7841                 goto out;
7842
7843         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7844         if (percpu_pagelist_fraction &&
7845             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7846                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7847                 ret = -EINVAL;
7848                 goto out;
7849         }
7850
7851         /* No change? */
7852         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7853                 goto out;
7854
7855         for_each_populated_zone(zone) {
7856                 unsigned int cpu;
7857
7858                 for_each_possible_cpu(cpu)
7859                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7860                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7861         }
7862 out:
7863         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7864         return ret;
7865 }
7866
7867 #ifdef CONFIG_NUMA
7868 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7869
7870 static int __init set_hashdist(char *str)
7871 {
7872         if (!str)
7873                 return 0;
7874         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7875         return 1;
7876 }
7877 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7878 #endif
7879
7880 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7881 /*
7882  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7883  * is not known to alloc_large_system_hash().
7884  */
7885 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7886 {
7887         return 0;
7888 }
7889 #endif
7890
7891 /*
7892  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7893  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7894  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7895  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7896  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7897  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7898  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7899  */
7900 #if __BITS_PER_LONG > 32
7901 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7902 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7903 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7904 #endif
7905
7906 /*
7907  * allocate a large system hash table from bootmem
7908  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7909  *   quantity of entries
7910  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7911  */
7912 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7913                                      unsigned long bucketsize,
7914                                      unsigned long numentries,
7915                                      int scale,
7916                                      int flags,
7917                                      unsigned int *_hash_shift,
7918                                      unsigned int *_hash_mask,
7919                                      unsigned long low_limit,
7920                                      unsigned long high_limit)
7921 {
7922         unsigned long long max = high_limit;
7923         unsigned long log2qty, size;
7924         void *table = NULL;
7925         gfp_t gfp_flags;
7926
7927         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7928         if (!numentries) {
7929                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7930                 numentries = nr_kernel_pages;
7931                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7932
7933                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7934                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7935                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7936
7937 #if __BITS_PER_LONG > 32
7938                 if (!high_limit) {
7939                         unsigned long adapt;
7940
7941                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7942                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7943                                 scale++;
7944                 }
7945 #endif
7946
7947                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7948                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7949                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7950                 else
7951                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7952
7953                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7954                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7955                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7956                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7957                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7958                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7959                                 BUG_ON(!numentries);
7960                         }
7961                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7962                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7963         }
7964         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7965
7966         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7967         if (max == 0) {
7968                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7969                 do_div(max, bucketsize);
7970         }
7971         max = min(max, 0x80000000ULL);
7972
7973         if (numentries < low_limit)
7974                 numentries = low_limit;
7975         if (numentries > max)
7976                 numentries = max;
7977
7978         log2qty = ilog2(numentries);
7979
7980         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7981         do {
7982                 size = bucketsize << log2qty;
7983                 if (flags & HASH_EARLY) {
7984                         if (flags & HASH_ZERO)
7985                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
7986                         else
7987                                 table = memblock_alloc_raw(size,
7988                                                            SMP_CACHE_BYTES);
7989                 } else if (hashdist) {
7990                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7991                 } else {
7992                         /*
7993                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7994                          * some pages at the end of hash table which
7995                          * alloc_pages_exact() automatically does
7996                          */
7997                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7998                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7999                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
8000                         }
8001                 }
8002         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
8003
8004         if (!table)
8005                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
8006
8007         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
8008                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
8009
8010         if (_hash_shift)
8011                 *_hash_shift = log2qty;
8012         if (_hash_mask)
8013                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
8014
8015         return table;
8016 }
8017
8018 /*
8019  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
8020  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
8021  *
8022  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
8023  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
8024  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
8025  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
8026  */
8027 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
8028                          int migratetype, int flags)
8029 {
8030         unsigned long found;
8031         unsigned long iter = 0;
8032         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8033         const char *reason = "unmovable page";
8034
8035         /*
8036          * TODO we could make this much more efficient by not checking every
8037          * page in the range if we know all of them are in MOVABLE_ZONE and
8038          * that the movable zone guarantees that pages are migratable but
8039          * the later is not the case right now unfortunatelly. E.g. movablecore
8040          * can still lead to having bootmem allocations in zone_movable.
8041          */
8042
8043         if (is_migrate_cma_page(page)) {
8044                 /*
8045                  * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark
8046                  * isolate CMA pageblocks even when they are not movable in fact
8047                  * so consider them movable here.
8048                  */
8049                 if (is_migrate_cma(migratetype))
8050                         return false;
8051
8052                 reason = "CMA page";
8053                 goto unmovable;
8054         }
8055
8056         for (found = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
8057                 unsigned long check = pfn + iter;
8058
8059                 if (!pfn_valid_within(check))
8060                         continue;
8061
8062                 page = pfn_to_page(check);
8063
8064                 if (PageReserved(page))
8065                         goto unmovable;
8066
8067                 /*
8068                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
8069                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
8070                  * is movable.
8071                  */
8072                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
8073                         continue;
8074
8075                 /*
8076                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
8077                  * We need not scan over tail pages because we don't
8078                  * handle each tail page individually in migration.
8079                  */
8080                 if (PageHuge(page)) {
8081                         struct page *head = compound_head(page);
8082                         unsigned int skip_pages;
8083
8084                         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
8085                                 goto unmovable;
8086
8087                         skip_pages = (1 << compound_order(head)) - (page - head);
8088                         iter += skip_pages - 1;
8089                         continue;
8090                 }
8091
8092                 /*
8093                  * We can't use page_count without pin a page
8094                  * because another CPU can free compound page.
8095                  * This check already skips compound tails of THP
8096                  * because their page->_refcount is zero at all time.
8097                  */
8098                 if (!page_ref_count(page)) {
8099                         if (PageBuddy(page))
8100                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
8101                         continue;
8102                 }
8103
8104                 /*
8105                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8106                  * page_count() is not 0.
8107                  */
8108                 if ((flags & SKIP_HWPOISON) && PageHWPoison(page))
8109                         continue;
8110
8111                 if (__PageMovable(page))
8112                         continue;
8113
8114                 if (!PageLRU(page))
8115                         found++;
8116                 /*
8117                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
8118                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
8119                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
8120                  */
8121                 /*
8122                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
8123                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
8124                  *
8125                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
8126                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
8127                  * page at boot.
8128                  */
8129                 if (found > count)
8130                         goto unmovable;
8131         }
8132         return false;
8133 unmovable:
8134         WARN_ON_ONCE(zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE);
8135         if (flags & REPORT_FAILURE)
8136                 dump_page(pfn_to_page(pfn + iter), reason);
8137         return true;
8138 }
8139
8140 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
8141
8142 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
8143 {
8144         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8145                              pageblock_nr_pages) - 1);
8146 }
8147
8148 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
8149 {
8150         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8151                                 pageblock_nr_pages));
8152 }
8153
8154 /* [start, end) must belong to a single zone. */
8155 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
8156                                         unsigned long start, unsigned long end)
8157 {
8158         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
8159         unsigned long nr_reclaimed;
8160         unsigned long pfn = start;
8161         unsigned int tries = 0;
8162         int ret = 0;
8163
8164         migrate_prep();
8165
8166         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
8167                 if (fatal_signal_pending(current)) {
8168                         ret = -EINTR;
8169                         break;
8170                 }
8171
8172                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
8173                         cc->nr_migratepages = 0;
8174                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
8175                         if (!pfn) {
8176                                 ret = -EINTR;
8177                                 break;
8178                         }
8179                         tries = 0;
8180                 } else if (++tries == 5) {
8181                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
8182                         break;
8183                 }
8184
8185                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
8186                                                         &cc->migratepages);
8187                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
8188
8189                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
8190                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE);
8191         }
8192         if (ret < 0) {
8193                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
8194                 return ret;
8195         }
8196         return 0;
8197 }
8198
8199 /**
8200  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
8201  * @start:      start PFN to allocate
8202  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
8203  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
8204  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
8205  *                      in range must have the same migratetype and it must
8206  *                      be either of the two.
8207  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
8208  *
8209  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
8210  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
8211  *
8212  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
8213  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
8214  * be modified by others.
8215  *
8216  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
8217  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
8218  * need to be freed with free_contig_range().
8219  */
8220 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
8221                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
8222 {
8223         unsigned long outer_start, outer_end;
8224         unsigned int order;
8225         int ret = 0;
8226
8227         struct compact_control cc = {
8228                 .nr_migratepages = 0,
8229                 .order = -1,
8230                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
8231                 .mode = MIGRATE_SYNC,
8232                 .ignore_skip_hint = true,
8233                 .no_set_skip_hint = true,
8234                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
8235         };
8236         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
8237
8238         /*
8239          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
8240          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
8241          * have different sizes, and due to the way page allocator
8242          * work, we align the range to biggest of the two pages so
8243          * that page allocator won't try to merge buddies from
8244          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
8245          * other migration type.
8246          *
8247          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
8248          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
8249          * we are interested in).  This will put all the pages in
8250          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
8251          *
8252          * When this is done, we take the pages in range from page
8253          * allocator removing them from the buddy system.  This way
8254          * page allocator will never consider using them.
8255          *
8256          * This lets us mark the pageblocks back as
8257          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
8258          * aligned range but not in the unaligned, original range are
8259          * put back to page allocator so that buddy can use them.
8260          */
8261
8262         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8263                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
8264         if (ret < 0)
8265                 return ret;
8266
8267         /*
8268          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
8269          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
8270          * which will report the busy page.
8271          *
8272          * It is possible that busy pages could become available before
8273          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
8274          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
8275          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
8276          */
8277         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
8278         if (ret && ret != -EBUSY)
8279                 goto done;
8280         ret =0;
8281
8282         /*
8283          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
8284          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
8285          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
8286          * What we are going to do is to allocate all pages from
8287          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
8288          *
8289          * The only problem is that pages at the beginning and at the
8290          * end of interesting range may be not aligned with pages that
8291          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
8292          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
8293          * once this is done free the pages we are not interested in.
8294          *
8295          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
8296          * isolated thus they won't get removed from buddy.
8297          */
8298
8299         lru_add_drain_all();
8300
8301         order = 0;
8302         outer_start = start;
8303         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
8304                 if (++order >= MAX_ORDER) {
8305                         outer_start = start;
8306                         break;
8307                 }
8308                 outer_start &= ~0UL << order;
8309         }
8310
8311         if (outer_start != start) {
8312                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
8313
8314                 /*
8315                  * outer_start page could be small order buddy page and
8316                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
8317                  * in this case to report failed page properly
8318                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
8319                  */
8320                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
8321                         outer_start = start;
8322         }
8323
8324         /* Make sure the range is really isolated. */
8325         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
8326                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
8327                         __func__, outer_start, end);
8328                 ret = -EBUSY;
8329                 goto done;
8330         }
8331
8332         /* Grab isolated pages from freelists. */
8333         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
8334         if (!outer_end) {
8335                 ret = -EBUSY;
8336                 goto done;
8337         }
8338
8339         /* Free head and tail (if any) */
8340         if (start != outer_start)
8341                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
8342         if (end != outer_end)
8343                 free_contig_range(end, outer_end - end);
8344
8345 done:
8346         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8347                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
8348         return ret;
8349 }
8350
8351 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
8352 {
8353         unsigned int count = 0;
8354
8355         for (; nr_pages--; pfn++) {
8356                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
8357
8358                 count += page_count(page) != 1;
8359                 __free_page(page);
8360         }
8361         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
8362 }
8363 #endif
8364
8365 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
8366 /*
8367  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
8368  * page high values need to be recalulated.
8369  */
8370 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
8371 {
8372         unsigned cpu;
8373         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8374         for_each_possible_cpu(cpu)
8375                 pageset_set_high_and_batch(zone,
8376                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
8377         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8378 }
8379 #endif
8380
8381 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
8382 {
8383         unsigned long flags;
8384         int cpu;
8385         struct per_cpu_pageset *pset;
8386
8387         /* avoid races with drain_pages()  */
8388         local_irq_save(flags);
8389         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
8390                 for_each_online_cpu(cpu) {
8391                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
8392                         drain_zonestat(zone, pset);
8393                 }
8394                 free_percpu(zone->pageset);
8395                 zone->pageset = &boot_pageset;
8396         }
8397         local_irq_restore(flags);
8398 }
8399
8400 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
8401 /*
8402  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
8403  * before calling this.
8404  */
8405 void
8406 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
8407 {
8408         struct page *page;
8409         struct zone *zone;
8410         unsigned int order, i;
8411         unsigned long pfn;
8412         unsigned long flags;
8413         /* find the first valid pfn */
8414         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
8415                 if (pfn_valid(pfn))
8416                         break;
8417         if (pfn == end_pfn)
8418                 return;
8419         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
8420         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
8421         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8422         pfn = start_pfn;
8423         while (pfn < end_pfn) {
8424                 if (!pfn_valid(pfn)) {
8425                         pfn++;
8426                         continue;
8427                 }
8428                 page = pfn_to_page(pfn);
8429                 /*
8430                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8431                  * page_count() is not 0.
8432                  */
8433                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
8434                         pfn++;
8435                         SetPageReserved(page);
8436                         continue;
8437                 }
8438
8439                 BUG_ON(page_count(page));
8440                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
8441                 order = page_order(page);
8442 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
8443                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
8444                         pfn, 1 << order, end_pfn);
8445 #endif
8446                 list_del(&page->lru);
8447                 rmv_page_order(page);
8448                 zone->free_area[order].nr_free--;
8449                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
8450                         SetPageReserved((page+i));
8451                 pfn += (1 << order);
8452         }
8453         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8454 }
8455 #endif
8456
8457 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
8458 {
8459         struct zone *zone = page_zone(page);
8460         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8461         unsigned long flags;
8462         unsigned int order;
8463
8464         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8465         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8466                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8467
8468                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
8469                         break;
8470         }
8471         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8472
8473         return order < MAX_ORDER;
8474 }
8475
8476 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
8477 /*
8478  * Set PG_hwpoison flag if a given page is confirmed to be a free page.  This
8479  * test is performed under the zone lock to prevent a race against page
8480  * allocation.
8481  */
8482 bool set_hwpoison_free_buddy_page(struct page *page)
8483 {
8484         struct zone *zone = page_zone(page);
8485         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8486         unsigned long flags;
8487         unsigned int order;
8488         bool hwpoisoned = false;
8489
8490         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8491         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8492                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8493
8494                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order) {
8495                         if (!TestSetPageHWPoison(page))
8496                                 hwpoisoned = true;
8497                         break;
8498                 }
8499         }
8500         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8501
8502         return hwpoisoned;
8503 }
8504 #endif