Merge tag 'drm-misc-fixes-2019-02-07' of git://anongit.freedesktop.org/drm/drm-misc...
[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 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
270 int watermark_scale_factor = 10;
271
272 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
273 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
274 static unsigned long dma_reserve __initdata;
275
276 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
277 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
278 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
279 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
280 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
281 static unsigned long required_movablecore __initdata;
282 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
283 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
284 static bool mirrored_kernelcore __meminitdata;
285
286 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
287 int movable_zone;
288 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
289 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
290
291 #if MAX_NUMNODES > 1
292 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
293 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
294 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
295 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
296 #endif
297
298 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
299
300 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
301 /*
302  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
303  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
304  * and we can permanently disable that path.
305  */
306 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
307
308 /*
309  * Calling kasan_free_pages() only after deferred memory initialization
310  * has completed. Poisoning pages during deferred memory init will greatly
311  * lengthen the process and cause problem in large memory systems as the
312  * deferred pages initialization is done with interrupt disabled.
313  *
314  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
315  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
316  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
317  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
318  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
319  * initialization is done, but this is not likely to happen.
320  */
321 static inline void kasan_free_nondeferred_pages(struct page *page, int order)
322 {
323         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages))
324                 kasan_free_pages(page, order);
325 }
326
327 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
328 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
329 {
330         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
331
332         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
333                 return true;
334
335         return false;
336 }
337
338 /*
339  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
340  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
341  */
342 static bool __meminit
343 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
344 {
345         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
346
347         /*
348          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
349          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
350          */
351         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
352                 prev_end_pfn = end_pfn;
353                 nr_initialised = 0;
354         }
355
356         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
357         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
358                 return false;
359
360         /*
361          * We start only with one section of pages, more pages are added as
362          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
363          */
364         nr_initialised++;
365         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
366             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
367                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
368                 return true;
369         }
370         return false;
371 }
372 #else
373 #define kasan_free_nondeferred_pages(p, o)      kasan_free_pages(p, o)
374
375 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
376 {
377         return false;
378 }
379
380 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
381 {
382         return false;
383 }
384 #endif
385
386 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
387 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
388                                                         unsigned long pfn)
389 {
390 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
391         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
392 #else
393         return page_zone(page)->pageblock_flags;
394 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
395 }
396
397 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
398 {
399 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
400         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
401         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
402 #else
403         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
404         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
405 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
406 }
407
408 /**
409  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
410  * @page: The page within the block of interest
411  * @pfn: The target page frame number
412  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
413  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
414  *
415  * Return: pageblock_bits flags
416  */
417 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
418                                         unsigned long pfn,
419                                         unsigned long end_bitidx,
420                                         unsigned long mask)
421 {
422         unsigned long *bitmap;
423         unsigned long bitidx, word_bitidx;
424         unsigned long word;
425
426         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
427         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
428         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
429         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
430
431         word = bitmap[word_bitidx];
432         bitidx += end_bitidx;
433         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
434 }
435
436 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
437                                         unsigned long end_bitidx,
438                                         unsigned long mask)
439 {
440         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
441 }
442
443 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
444 {
445         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
446 }
447
448 /**
449  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
450  * @page: The page within the block of interest
451  * @flags: The flags to set
452  * @pfn: The target page frame number
453  * @end_bitidx: The last bit of interest
454  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
455  */
456 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
457                                         unsigned long pfn,
458                                         unsigned long end_bitidx,
459                                         unsigned long mask)
460 {
461         unsigned long *bitmap;
462         unsigned long bitidx, word_bitidx;
463         unsigned long old_word, word;
464
465         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
466         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
467
468         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
469         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
470         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
471         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
472
473         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
474
475         bitidx += end_bitidx;
476         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
477         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
478
479         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
480         for (;;) {
481                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
482                 if (word == old_word)
483                         break;
484                 word = old_word;
485         }
486 }
487
488 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
489 {
490         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
491                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
492                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
493
494         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
495                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
496 }
497
498 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
499 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
500 {
501         int ret = 0;
502         unsigned seq;
503         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
504         unsigned long sp, start_pfn;
505
506         do {
507                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
508                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
509                 sp = zone->spanned_pages;
510                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
511                         ret = 1;
512         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
513
514         if (ret)
515                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
516                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
517                         start_pfn, start_pfn + sp);
518
519         return ret;
520 }
521
522 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
523 {
524         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
525                 return 0;
526         if (zone != page_zone(page))
527                 return 0;
528
529         return 1;
530 }
531 /*
532  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
533  */
534 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
535 {
536         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
537                 return 1;
538         if (!page_is_consistent(zone, page))
539                 return 1;
540
541         return 0;
542 }
543 #else
544 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
545 {
546         return 0;
547 }
548 #endif
549
550 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
551                 unsigned long bad_flags)
552 {
553         static unsigned long resume;
554         static unsigned long nr_shown;
555         static unsigned long nr_unshown;
556
557         /*
558          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
559          * or allow a steady drip of one report per second.
560          */
561         if (nr_shown == 60) {
562                 if (time_before(jiffies, resume)) {
563                         nr_unshown++;
564                         goto out;
565                 }
566                 if (nr_unshown) {
567                         pr_alert(
568                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
569                                 nr_unshown);
570                         nr_unshown = 0;
571                 }
572                 nr_shown = 0;
573         }
574         if (nr_shown++ == 0)
575                 resume = jiffies + 60 * HZ;
576
577         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
578                 current->comm, page_to_pfn(page));
579         __dump_page(page, reason);
580         bad_flags &= page->flags;
581         if (bad_flags)
582                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
583                                                 bad_flags, &bad_flags);
584         dump_page_owner(page);
585
586         print_modules();
587         dump_stack();
588 out:
589         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
590         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
591         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
592 }
593
594 /*
595  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
596  *
597  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
598  *
599  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
600  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
601  *
602  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
603  * page destructors. See compound_page_dtors.
604  *
605  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
606  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
607  */
608
609 void free_compound_page(struct page *page)
610 {
611         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
612 }
613
614 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
615 {
616         int i;
617         int nr_pages = 1 << order;
618
619         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
620         set_compound_order(page, order);
621         __SetPageHead(page);
622         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
623                 struct page *p = page + i;
624                 set_page_count(p, 0);
625                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
626                 set_compound_head(p, page);
627         }
628         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
629 }
630
631 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
632 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
633 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
634                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
635 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
636 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
637
638 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
639 {
640         if (!buf)
641                 return -EINVAL;
642         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
643 }
644 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
645
646 static bool need_debug_guardpage(void)
647 {
648         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
649         if (!debug_pagealloc_enabled())
650                 return false;
651
652         if (!debug_guardpage_minorder())
653                 return false;
654
655         return true;
656 }
657
658 static void init_debug_guardpage(void)
659 {
660         if (!debug_pagealloc_enabled())
661                 return;
662
663         if (!debug_guardpage_minorder())
664                 return;
665
666         _debug_guardpage_enabled = true;
667 }
668
669 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
670         .need = need_debug_guardpage,
671         .init = init_debug_guardpage,
672 };
673
674 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
675 {
676         unsigned long res;
677
678         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
679                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
680                 return 0;
681         }
682         _debug_guardpage_minorder = res;
683         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
684         return 0;
685 }
686 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
687
688 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
689                                 unsigned int order, int migratetype)
690 {
691         struct page_ext *page_ext;
692
693         if (!debug_guardpage_enabled())
694                 return false;
695
696         if (order >= debug_guardpage_minorder())
697                 return false;
698
699         page_ext = lookup_page_ext(page);
700         if (unlikely(!page_ext))
701                 return false;
702
703         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
704
705         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
706         set_page_private(page, order);
707         /* Guard pages are not available for any usage */
708         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
709
710         return true;
711 }
712
713 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
714                                 unsigned int order, int migratetype)
715 {
716         struct page_ext *page_ext;
717
718         if (!debug_guardpage_enabled())
719                 return;
720
721         page_ext = lookup_page_ext(page);
722         if (unlikely(!page_ext))
723                 return;
724
725         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
726
727         set_page_private(page, 0);
728         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
729                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
730 }
731 #else
732 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
733 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
734                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
735 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
736                                 unsigned int order, int migratetype) {}
737 #endif
738
739 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
740 {
741         set_page_private(page, order);
742         __SetPageBuddy(page);
743 }
744
745 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
746 {
747         __ClearPageBuddy(page);
748         set_page_private(page, 0);
749 }
750
751 /*
752  * This function checks whether a page is free && is the buddy
753  * we can coalesce a page and its buddy if
754  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
755  * (b) the buddy is in the buddy system &&
756  * (c) a page and its buddy have the same order &&
757  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
758  *
759  * For recording whether a page is in the buddy system, we set PageBuddy.
760  * Setting, clearing, and testing PageBuddy is serialized by zone->lock.
761  *
762  * For recording page's order, we use page_private(page).
763  */
764 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
765                                                         unsigned int order)
766 {
767         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
768                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
769                         return 0;
770
771                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
772
773                 return 1;
774         }
775
776         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
777                 /*
778                  * zone check is done late to avoid uselessly
779                  * calculating zone/node ids for pages that could
780                  * never merge.
781                  */
782                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
783                         return 0;
784
785                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
786
787                 return 1;
788         }
789         return 0;
790 }
791
792 /*
793  * Freeing function for a buddy system allocator.
794  *
795  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
796  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
797  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
798  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
799  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
800  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
801  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
802  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
803  * parts of the VM system.
804  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
805  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
806  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
807  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
808  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
809  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
810  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
811  * triggers coalescing into a block of larger size.
812  *
813  * -- nyc
814  */
815
816 static inline void __free_one_page(struct page *page,
817                 unsigned long pfn,
818                 struct zone *zone, unsigned int order,
819                 int migratetype)
820 {
821         unsigned long combined_pfn;
822         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
823         struct page *buddy;
824         unsigned int max_order;
825
826         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
827
828         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
829         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
830
831         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
832         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
833                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
834
835         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
836         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
837
838 continue_merging:
839         while (order < max_order - 1) {
840                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
841                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
842
843                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
844                         goto done_merging;
845                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
846                         goto done_merging;
847                 /*
848                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
849                  * merge with it and move up one order.
850                  */
851                 if (page_is_guard(buddy)) {
852                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
853                 } else {
854                         list_del(&buddy->lru);
855                         zone->free_area[order].nr_free--;
856                         rmv_page_order(buddy);
857                 }
858                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
859                 page = page + (combined_pfn - pfn);
860                 pfn = combined_pfn;
861                 order++;
862         }
863         if (max_order < MAX_ORDER) {
864                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
865                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
866                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
867                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
868                  *
869                  * We don't want to hit this code for the more frequent
870                  * low-order merging.
871                  */
872                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
873                         int buddy_mt;
874
875                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
876                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
877                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
878
879                         if (migratetype != buddy_mt
880                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
881                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
882                                 goto done_merging;
883                 }
884                 max_order++;
885                 goto continue_merging;
886         }
887
888 done_merging:
889         set_page_order(page, order);
890
891         /*
892          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
893          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
894          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
895          * that is happening, add the free page to the tail of the list
896          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
897          * as a higher order page
898          */
899         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
900                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
901                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
902                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
903                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
904                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
905                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
906                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
907                         list_add_tail(&page->lru,
908                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
909                         goto out;
910                 }
911         }
912
913         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
914 out:
915         zone->free_area[order].nr_free++;
916 }
917
918 /*
919  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
920  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
921  * check if necessary.
922  */
923 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
924                                         unsigned long check_flags)
925 {
926         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
927                 return false;
928
929         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
930                         page_ref_count(page) |
931 #ifdef CONFIG_MEMCG
932                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
933 #endif
934                         (page->flags & check_flags)))
935                 return false;
936
937         return true;
938 }
939
940 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
941 {
942         const char *bad_reason;
943         unsigned long bad_flags;
944
945         bad_reason = NULL;
946         bad_flags = 0;
947
948         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
949                 bad_reason = "nonzero mapcount";
950         if (unlikely(page->mapping != NULL))
951                 bad_reason = "non-NULL mapping";
952         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
953                 bad_reason = "nonzero _refcount";
954         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
955                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
956                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
957         }
958 #ifdef CONFIG_MEMCG
959         if (unlikely(page->mem_cgroup))
960                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
961 #endif
962         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
963 }
964
965 static inline int free_pages_check(struct page *page)
966 {
967         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
968                 return 0;
969
970         /* Something has gone sideways, find it */
971         free_pages_check_bad(page);
972         return 1;
973 }
974
975 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
976 {
977         int ret = 1;
978
979         /*
980          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
981          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
982          */
983         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
984
985         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
986                 ret = 0;
987                 goto out;
988         }
989         switch (page - head_page) {
990         case 1:
991                 /* the first tail page: ->mapping may be compound_mapcount() */
992                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
993                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
994                         goto out;
995                 }
996                 break;
997         case 2:
998                 /*
999                  * the second tail page: ->mapping is
1000                  * deferred_list.next -- ignore value.
1001                  */
1002                 break;
1003         default:
1004                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1005                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
1006                         goto out;
1007                 }
1008                 break;
1009         }
1010         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1011                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1012                 goto out;
1013         }
1014         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1015                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1016                 goto out;
1017         }
1018         ret = 0;
1019 out:
1020         page->mapping = NULL;
1021         clear_compound_head(page);
1022         return ret;
1023 }
1024
1025 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1026                                         unsigned int order, bool check_free)
1027 {
1028         int bad = 0;
1029
1030         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1031
1032         trace_mm_page_free(page, order);
1033
1034         /*
1035          * Check tail pages before head page information is cleared to
1036          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1037          */
1038         if (unlikely(order)) {
1039                 bool compound = PageCompound(page);
1040                 int i;
1041
1042                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1043
1044                 if (compound)
1045                         ClearPageDoubleMap(page);
1046                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1047                         if (compound)
1048                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1049                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1050                                 bad++;
1051                                 continue;
1052                         }
1053                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1054                 }
1055         }
1056         if (PageMappingFlags(page))
1057                 page->mapping = NULL;
1058         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1059                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1060         if (check_free)
1061                 bad += free_pages_check(page);
1062         if (bad)
1063                 return false;
1064
1065         page_cpupid_reset_last(page);
1066         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1067         reset_page_owner(page, order);
1068
1069         if (!PageHighMem(page)) {
1070                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1071                                            PAGE_SIZE << order);
1072                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1073                                            PAGE_SIZE << order);
1074         }
1075         arch_free_page(page, order);
1076         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1077         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1078         kasan_free_nondeferred_pages(page, order);
1079
1080         return true;
1081 }
1082
1083 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1084 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1085 {
1086         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1087 }
1088
1089 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1090 {
1091         return false;
1092 }
1093 #else
1094 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1095 {
1096         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1097 }
1098
1099 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1100 {
1101         return free_pages_check(page);
1102 }
1103 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1104
1105 static inline void prefetch_buddy(struct page *page)
1106 {
1107         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1108         unsigned long buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, 0);
1109         struct page *buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
1110
1111         prefetch(buddy);
1112 }
1113
1114 /*
1115  * Frees a number of pages from the PCP lists
1116  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1117  * count is the number of pages to free.
1118  *
1119  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1120  * see if this freeing clears that state.
1121  *
1122  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1123  * pinned" detection logic.
1124  */
1125 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1126                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1127 {
1128         int migratetype = 0;
1129         int batch_free = 0;
1130         int prefetch_nr = 0;
1131         bool isolated_pageblocks;
1132         struct page *page, *tmp;
1133         LIST_HEAD(head);
1134
1135         while (count) {
1136                 struct list_head *list;
1137
1138                 /*
1139                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1140                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1141                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1142                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1143                  * lists
1144                  */
1145                 do {
1146                         batch_free++;
1147                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1148                                 migratetype = 0;
1149                         list = &pcp->lists[migratetype];
1150                 } while (list_empty(list));
1151
1152                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1153                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1154                         batch_free = count;
1155
1156                 do {
1157                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1158                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1159                         list_del(&page->lru);
1160                         pcp->count--;
1161
1162                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1163                                 continue;
1164
1165                         list_add_tail(&page->lru, &head);
1166
1167                         /*
1168                          * We are going to put the page back to the global
1169                          * pool, prefetch its buddy to speed up later access
1170                          * under zone->lock. It is believed the overhead of
1171                          * an additional test and calculating buddy_pfn here
1172                          * can be offset by reduced memory latency later. To
1173                          * avoid excessive prefetching due to large count, only
1174                          * prefetch buddy for the first pcp->batch nr of pages.
1175                          */
1176                         if (prefetch_nr++ < pcp->batch)
1177                                 prefetch_buddy(page);
1178                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1179         }
1180
1181         spin_lock(&zone->lock);
1182         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1183
1184         /*
1185          * Use safe version since after __free_one_page(),
1186          * page->lru.next will not point to original list.
1187          */
1188         list_for_each_entry_safe(page, tmp, &head, lru) {
1189                 int mt = get_pcppage_migratetype(page);
1190                 /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1191                 VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1192                 /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1193                 if (unlikely(isolated_pageblocks))
1194                         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1195
1196                 __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1197                 trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1198         }
1199         spin_unlock(&zone->lock);
1200 }
1201
1202 static void free_one_page(struct zone *zone,
1203                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1204                                 unsigned int order,
1205                                 int migratetype)
1206 {
1207         spin_lock(&zone->lock);
1208         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1209                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1210                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1211         }
1212         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1213         spin_unlock(&zone->lock);
1214 }
1215
1216 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1217                                 unsigned long zone, int nid)
1218 {
1219         mm_zero_struct_page(page);
1220         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1221         init_page_count(page);
1222         page_mapcount_reset(page);
1223         page_cpupid_reset_last(page);
1224         page_kasan_tag_reset(page);
1225
1226         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1227 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1228         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1229         if (!is_highmem_idx(zone))
1230                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1231 #endif
1232 }
1233
1234 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1235 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1236 {
1237         pg_data_t *pgdat;
1238         int nid, zid;
1239
1240         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1241                 return;
1242
1243         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1244         pgdat = NODE_DATA(nid);
1245
1246         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1247                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1248
1249                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1250                         break;
1251         }
1252         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1253 }
1254 #else
1255 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1256 {
1257 }
1258 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1259
1260 /*
1261  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1262  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1263  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1264  * sent to the buddy page allocator.
1265  */
1266 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1267 {
1268         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1269         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1270
1271         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1272                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1273                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1274
1275                         init_reserved_page(start_pfn);
1276
1277                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1278                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1279
1280                         /*
1281                          * no need for atomic set_bit because the struct
1282                          * page is not visible yet so nobody should
1283                          * access it yet.
1284                          */
1285                         __SetPageReserved(page);
1286                 }
1287         }
1288 }
1289
1290 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1291 {
1292         unsigned long flags;
1293         int migratetype;
1294         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1295
1296         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1297                 return;
1298
1299         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1300         local_irq_save(flags);
1301         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1302         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1303         local_irq_restore(flags);
1304 }
1305
1306 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1307 {
1308         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1309         struct page *p = page;
1310         unsigned int loop;
1311
1312         prefetchw(p);
1313         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1314                 prefetchw(p + 1);
1315                 __ClearPageReserved(p);
1316                 set_page_count(p, 0);
1317         }
1318         __ClearPageReserved(p);
1319         set_page_count(p, 0);
1320
1321         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1322         set_page_refcounted(page);
1323         __free_pages(page, order);
1324 }
1325
1326 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1327         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1328
1329 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1330
1331 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1332 {
1333         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1334         int nid;
1335
1336         spin_lock(&early_pfn_lock);
1337         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1338         if (nid < 0)
1339                 nid = first_online_node;
1340         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1341
1342         return nid;
1343 }
1344 #endif
1345
1346 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1347 static inline bool __meminit __maybe_unused
1348 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1349                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1350 {
1351         int nid;
1352
1353         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1354         if (nid >= 0 && nid != node)
1355                 return false;
1356         return true;
1357 }
1358
1359 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1360 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1361 {
1362         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1363 }
1364
1365 #else
1366
1367 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1368 {
1369         return true;
1370 }
1371 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1372 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1373                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1374 {
1375         return true;
1376 }
1377 #endif
1378
1379
1380 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1381                                                         unsigned int order)
1382 {
1383         if (early_page_uninitialised(pfn))
1384                 return;
1385         return __free_pages_boot_core(page, order);
1386 }
1387
1388 /*
1389  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1390  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1391  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1392  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1393  * pageblocks.
1394  *
1395  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1396  *
1397  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1398  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1399  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1400  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1401  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1402  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1403  * page in a pageblock.
1404  */
1405 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1406                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1407 {
1408         struct page *start_page;
1409         struct page *end_page;
1410
1411         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1412         end_pfn--;
1413
1414         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1415                 return NULL;
1416
1417         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1418         if (!start_page)
1419                 return NULL;
1420
1421         if (page_zone(start_page) != zone)
1422                 return NULL;
1423
1424         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1425
1426         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1427         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1428                 return NULL;
1429
1430         return start_page;
1431 }
1432
1433 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1434 {
1435         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1436         unsigned long block_end_pfn;
1437
1438         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1439         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1440                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1441                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1442
1443                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1444
1445                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1446                                              block_end_pfn, zone))
1447                         return;
1448         }
1449
1450         /* We confirm that there is no hole */
1451         zone->contiguous = true;
1452 }
1453
1454 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1455 {
1456         zone->contiguous = false;
1457 }
1458
1459 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1460 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1461                                        unsigned long nr_pages)
1462 {
1463         struct page *page;
1464         unsigned long i;
1465
1466         if (!nr_pages)
1467                 return;
1468
1469         page = pfn_to_page(pfn);
1470
1471         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1472         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1473             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1474                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1475                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1476                 return;
1477         }
1478
1479         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1480                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1481                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1482                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1483         }
1484 }
1485
1486 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1487 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1488 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1489
1490 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1491 {
1492         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1493                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1494 }
1495
1496 /*
1497  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1498  *
1499  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1500  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1501  * function is optimized out.
1502  *
1503  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1504  * of the head pfn.
1505  *
1506  * Finally, meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1507  * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not belong
1508  * to this memory node.
1509  */
1510 static inline bool __init
1511 deferred_pfn_valid(int nid, unsigned long pfn,
1512                    struct mminit_pfnnid_cache *nid_init_state)
1513 {
1514         if (!pfn_valid_within(pfn))
1515                 return false;
1516         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1517                 return false;
1518         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, nid_init_state))
1519                 return false;
1520         return true;
1521 }
1522
1523 /*
1524  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1525  * pageblock_nr_pages sizes.
1526  */
1527 static void __init deferred_free_pages(int nid, int zid, unsigned long pfn,
1528                                        unsigned long end_pfn)
1529 {
1530         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1531         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1532         unsigned long nr_free = 0;
1533
1534         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1535                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1536                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1537                         nr_free = 0;
1538                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1539                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1540                         nr_free = 1;
1541                         touch_nmi_watchdog();
1542                 } else {
1543                         nr_free++;
1544                 }
1545         }
1546         /* Free the last block of pages to allocator */
1547         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1548 }
1549
1550 /*
1551  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1552  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1553  * Return number of pages initialized.
1554  */
1555 static unsigned long  __init deferred_init_pages(int nid, int zid,
1556                                                  unsigned long pfn,
1557                                                  unsigned long end_pfn)
1558 {
1559         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1560         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1561         unsigned long nr_pages = 0;
1562         struct page *page = NULL;
1563
1564         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1565                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1566                         page = NULL;
1567                         continue;
1568                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1569                         page = pfn_to_page(pfn);
1570                         touch_nmi_watchdog();
1571                 } else {
1572                         page++;
1573                 }
1574                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1575                 nr_pages++;
1576         }
1577         return (nr_pages);
1578 }
1579
1580 /* Initialise remaining memory on a node */
1581 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1582 {
1583         pg_data_t *pgdat = data;
1584         int nid = pgdat->node_id;
1585         unsigned long start = jiffies;
1586         unsigned long nr_pages = 0;
1587         unsigned long spfn, epfn, first_init_pfn, flags;
1588         phys_addr_t spa, epa;
1589         int zid;
1590         struct zone *zone;
1591         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1592         u64 i;
1593
1594         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1595         if (!cpumask_empty(cpumask))
1596                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1597
1598         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1599         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1600         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1601                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1602                 pgdat_init_report_one_done();
1603                 return 0;
1604         }
1605
1606         /* Sanity check boundaries */
1607         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1608         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1609         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1610
1611         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1612         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1613                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1614                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1615                         break;
1616         }
1617         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1618
1619         /*
1620          * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1621          * struct page, than free to buddy allocator, because while we are
1622          * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1623          * page in __free_one_page()).
1624          */
1625         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1626                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1627                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1628                 nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1629         }
1630         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1631                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1632                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1633                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1634         }
1635         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1636
1637         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1638         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1639
1640         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1641                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1642
1643         pgdat_init_report_one_done();
1644         return 0;
1645 }
1646
1647 /*
1648  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
1649  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
1650  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
1651  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
1652  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
1653  *
1654  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
1655  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
1656  * enough pages to satisfy the allocation.
1657  *
1658  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
1659  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
1660  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
1661  */
1662 static noinline bool __init
1663 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1664 {
1665         int zid = zone_idx(zone);
1666         int nid = zone_to_nid(zone);
1667         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1668         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
1669         unsigned long nr_pages = 0;
1670         unsigned long first_init_pfn, spfn, epfn, t, flags;
1671         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1672         phys_addr_t spa, epa;
1673         u64 i;
1674
1675         /* Only the last zone may have deferred pages */
1676         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
1677                 return false;
1678
1679         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
1680
1681         /*
1682          * If deferred pages have been initialized while we were waiting for
1683          * the lock, return true, as the zone was grown.  The caller will retry
1684          * this zone.  We won't return to this function since the caller also
1685          * has this static branch.
1686          */
1687         if (!static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
1688                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1689                 return true;
1690         }
1691
1692         /*
1693          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
1694          * true, as there might be enough pages already.
1695          */
1696         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
1697                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1698                 return true;
1699         }
1700
1701         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_deferred_pfn);
1702
1703         if (first_init_pfn >= pgdat_end_pfn(pgdat)) {
1704                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1705                 return false;
1706         }
1707
1708         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1709                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1710                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1711
1712                 while (spfn < epfn && nr_pages < nr_pages_needed) {
1713                         t = ALIGN(spfn + PAGES_PER_SECTION, PAGES_PER_SECTION);
1714                         first_deferred_pfn = min(t, epfn);
1715                         nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn,
1716                                                         first_deferred_pfn);
1717                         spfn = first_deferred_pfn;
1718                 }
1719
1720                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
1721                         break;
1722         }
1723
1724         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1725                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1726                 epfn = min_t(unsigned long, first_deferred_pfn, PFN_DOWN(epa));
1727                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1728
1729                 if (first_deferred_pfn == epfn)
1730                         break;
1731         }
1732         pgdat->first_deferred_pfn = first_deferred_pfn;
1733         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
1734
1735         return nr_pages > 0;
1736 }
1737
1738 /*
1739  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
1740  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
1741  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
1742  * and to ensure that the function body gets unloaded.
1743  */
1744 static bool __ref
1745 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
1746 {
1747         return deferred_grow_zone(zone, order);
1748 }
1749
1750 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1751
1752 void __init page_alloc_init_late(void)
1753 {
1754         struct zone *zone;
1755
1756 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1757         int nid;
1758
1759         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1760         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1761         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1762                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1763         }
1764
1765         /* Block until all are initialised */
1766         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1767
1768         /*
1769          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
1770          * on-demand struct page initialization.
1771          */
1772         static_branch_disable(&deferred_pages);
1773
1774         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1775         files_maxfiles_init();
1776 #endif
1777 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1778         /* Discard memblock private memory */
1779         memblock_discard();
1780 #endif
1781
1782         for_each_populated_zone(zone)
1783                 set_zone_contiguous(zone);
1784 }
1785
1786 #ifdef CONFIG_CMA
1787 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1788 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1789 {
1790         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1791         struct page *p = page;
1792
1793         do {
1794                 __ClearPageReserved(p);
1795                 set_page_count(p, 0);
1796         } while (++p, --i);
1797
1798         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1799
1800         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1801                 i = pageblock_nr_pages;
1802                 p = page;
1803                 do {
1804                         set_page_refcounted(p);
1805                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1806                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1807                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1808         } else {
1809                 set_page_refcounted(page);
1810                 __free_pages(page, pageblock_order);
1811         }
1812
1813         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1814 }
1815 #endif
1816
1817 /*
1818  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1819  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1820  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1821  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1822  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1823  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1824  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1825  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1826  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1827  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1828  *
1829  * -- nyc
1830  */
1831 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1832         int low, int high, struct free_area *area,
1833         int migratetype)
1834 {
1835         unsigned long size = 1 << high;
1836
1837         while (high > low) {
1838                 area--;
1839                 high--;
1840                 size >>= 1;
1841                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1842
1843                 /*
1844                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1845                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1846                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1847                  * pages will stay not present in virtual address space
1848                  */
1849                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1850                         continue;
1851
1852                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1853                 area->nr_free++;
1854                 set_page_order(&page[size], high);
1855         }
1856 }
1857
1858 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1859 {
1860         const char *bad_reason = NULL;
1861         unsigned long bad_flags = 0;
1862
1863         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1864                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1865         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1866                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1867         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1868                 bad_reason = "nonzero _count";
1869         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1870                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1871                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1872                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1873                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1874                 return;
1875         }
1876         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1877                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1878                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1879         }
1880 #ifdef CONFIG_MEMCG
1881         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1882                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1883 #endif
1884         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1885 }
1886
1887 /*
1888  * This page is about to be returned from the page allocator
1889  */
1890 static inline int check_new_page(struct page *page)
1891 {
1892         if (likely(page_expected_state(page,
1893                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1894                 return 0;
1895
1896         check_new_page_bad(page);
1897         return 1;
1898 }
1899
1900 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1901 {
1902         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1903                 page_poisoning_enabled();
1904 }
1905
1906 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1907 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1908 {
1909         return false;
1910 }
1911
1912 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1913 {
1914         return check_new_page(page);
1915 }
1916 #else
1917 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1918 {
1919         return check_new_page(page);
1920 }
1921 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1922 {
1923         return false;
1924 }
1925 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1926
1927 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1928 {
1929         int i;
1930         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1931                 struct page *p = page + i;
1932
1933                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1934                         return true;
1935         }
1936
1937         return false;
1938 }
1939
1940 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1941                                 gfp_t gfp_flags)
1942 {
1943         set_page_private(page, 0);
1944         set_page_refcounted(page);
1945
1946         arch_alloc_page(page, order);
1947         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1948         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1949         kasan_alloc_pages(page, order);
1950         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1951 }
1952
1953 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1954                                                         unsigned int alloc_flags)
1955 {
1956         int i;
1957
1958         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1959
1960         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1961                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1962                         clear_highpage(page + i);
1963
1964         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1965                 prep_compound_page(page, order);
1966
1967         /*
1968          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1969          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1970          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1971          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1972          */
1973         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1974                 set_page_pfmemalloc(page);
1975         else
1976                 clear_page_pfmemalloc(page);
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1981  * the smallest available page from the freelists
1982  */
1983 static __always_inline
1984 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1985                                                 int migratetype)
1986 {
1987         unsigned int current_order;
1988         struct free_area *area;
1989         struct page *page;
1990
1991         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1992         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1993                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1994                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1995                                                         struct page, lru);
1996                 if (!page)
1997                         continue;
1998                 list_del(&page->lru);
1999                 rmv_page_order(page);
2000                 area->nr_free--;
2001                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
2002                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2003                 return page;
2004         }
2005
2006         return NULL;
2007 }
2008
2009
2010 /*
2011  * This array describes the order lists are fallen back to when
2012  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2013  */
2014 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
2015         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2016         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
2017         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
2018 #ifdef CONFIG_CMA
2019         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2020 #endif
2021 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
2022         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
2023 #endif
2024 };
2025
2026 #ifdef CONFIG_CMA
2027 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2028                                         unsigned int order)
2029 {
2030         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2031 }
2032 #else
2033 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2034                                         unsigned int order) { return NULL; }
2035 #endif
2036
2037 /*
2038  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
2039  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2040  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2041  */
2042 static int move_freepages(struct zone *zone,
2043                           struct page *start_page, struct page *end_page,
2044                           int migratetype, int *num_movable)
2045 {
2046         struct page *page;
2047         unsigned int order;
2048         int pages_moved = 0;
2049
2050 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
2051         /*
2052          * page_zone is not safe to call in this context when
2053          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
2054          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
2055          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
2056          * grouping pages by mobility
2057          */
2058         VM_BUG_ON(pfn_valid(page_to_pfn(start_page)) &&
2059                   pfn_valid(page_to_pfn(end_page)) &&
2060                   page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
2061 #endif
2062         for (page = start_page; page <= end_page;) {
2063                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
2064                         page++;
2065                         continue;
2066                 }
2067
2068                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2069                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2070
2071                 if (!PageBuddy(page)) {
2072                         /*
2073                          * We assume that pages that could be isolated for
2074                          * migration are movable. But we don't actually try
2075                          * isolating, as that would be expensive.
2076                          */
2077                         if (num_movable &&
2078                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2079                                 (*num_movable)++;
2080
2081                         page++;
2082                         continue;
2083                 }
2084
2085                 order = page_order(page);
2086                 list_move(&page->lru,
2087                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
2088                 page += 1 << order;
2089                 pages_moved += 1 << order;
2090         }
2091
2092         return pages_moved;
2093 }
2094
2095 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2096                                 int migratetype, int *num_movable)
2097 {
2098         unsigned long start_pfn, end_pfn;
2099         struct page *start_page, *end_page;
2100
2101         if (num_movable)
2102                 *num_movable = 0;
2103
2104         start_pfn = page_to_pfn(page);
2105         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
2106         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
2107         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
2108         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
2109
2110         /* Do not cross zone boundaries */
2111         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2112                 start_page = page;
2113         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2114                 return 0;
2115
2116         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
2117                                                                 num_movable);
2118 }
2119
2120 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2121                                         int start_order, int migratetype)
2122 {
2123         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2124
2125         while (nr_pageblocks--) {
2126                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2127                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2128         }
2129 }
2130
2131 /*
2132  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2133  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2134  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2135  *
2136  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2137  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2138  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2139  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2140  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2141  * pageblocks.
2142  */
2143 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2144 {
2145         /*
2146          * Leaving this order check is intended, although there is
2147          * relaxed order check in next check. The reason is that
2148          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2149          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2150          * so could be changed anytime.
2151          */
2152         if (order >= pageblock_order)
2153                 return true;
2154
2155         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2156                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2157                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2158                 page_group_by_mobility_disabled)
2159                 return true;
2160
2161         return false;
2162 }
2163
2164 static inline void boost_watermark(struct zone *zone)
2165 {
2166         unsigned long max_boost;
2167
2168         if (!watermark_boost_factor)
2169                 return;
2170
2171         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2172                         watermark_boost_factor, 10000);
2173         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2174
2175         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2176                 max_boost);
2177 }
2178
2179 /*
2180  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2181  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2182  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2183  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2184  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2185  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2186  */
2187 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2188                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2189 {
2190         unsigned int current_order = page_order(page);
2191         struct free_area *area;
2192         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2193         int old_block_type;
2194
2195         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2196
2197         /*
2198          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2199          * highatomic accounting.
2200          */
2201         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2202                 goto single_page;
2203
2204         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2205         if (current_order >= pageblock_order) {
2206                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2207                 goto single_page;
2208         }
2209
2210         /*
2211          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2212          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2213          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2214          */
2215         boost_watermark(zone);
2216         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
2217                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2218
2219         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2220         if (!whole_block)
2221                 goto single_page;
2222
2223         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2224                                                 &movable_pages);
2225         /*
2226          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2227          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2228          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2229          */
2230         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2231                 alike_pages = movable_pages;
2232         } else {
2233                 /*
2234                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2235                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2236                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2237                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2238                  * exact migratetype of non-movable pages.
2239                  */
2240                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2241                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2242                                                 - (free_pages + movable_pages);
2243                 else
2244                         alike_pages = 0;
2245         }
2246
2247         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2248         if (!free_pages)
2249                 goto single_page;
2250
2251         /*
2252          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2253          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2254          */
2255         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2256                         page_group_by_mobility_disabled)
2257                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2258
2259         return;
2260
2261 single_page:
2262         area = &zone->free_area[current_order];
2263         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2264 }
2265
2266 /*
2267  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2268  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2269  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2270  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2271  */
2272 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2273                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2274 {
2275         int i;
2276         int fallback_mt;
2277
2278         if (area->nr_free == 0)
2279                 return -1;
2280
2281         *can_steal = false;
2282         for (i = 0;; i++) {
2283                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2284                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2285                         break;
2286
2287                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2288                         continue;
2289
2290                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2291                         *can_steal = true;
2292
2293                 if (!only_stealable)
2294                         return fallback_mt;
2295
2296                 if (*can_steal)
2297                         return fallback_mt;
2298         }
2299
2300         return -1;
2301 }
2302
2303 /*
2304  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2305  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2306  */
2307 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2308                                 unsigned int alloc_order)
2309 {
2310         int mt;
2311         unsigned long max_managed, flags;
2312
2313         /*
2314          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2315          * Check is race-prone but harmless.
2316          */
2317         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2318         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2319                 return;
2320
2321         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2322
2323         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2324         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2325                 goto out_unlock;
2326
2327         /* Yoink! */
2328         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2329         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2330             && !is_migrate_cma(mt)) {
2331                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2332                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2333                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2334         }
2335
2336 out_unlock:
2337         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2338 }
2339
2340 /*
2341  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2342  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2343  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2344  * to recover from than an OOM.
2345  *
2346  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2347  * pageblock is exhausted.
2348  */
2349 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2350                                                 bool force)
2351 {
2352         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2353         unsigned long flags;
2354         struct zoneref *z;
2355         struct zone *zone;
2356         struct page *page;
2357         int order;
2358         bool ret;
2359
2360         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2361                                                                 ac->nodemask) {
2362                 /*
2363                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2364                  * is really high.
2365                  */
2366                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2367                                         pageblock_nr_pages)
2368                         continue;
2369
2370                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2371                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2372                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2373
2374                         page = list_first_entry_or_null(
2375                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2376                                         struct page, lru);
2377                         if (!page)
2378                                 continue;
2379
2380                         /*
2381                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2382                          * we can counter several free pages in a pageblock
2383                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2384                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2385                          * adjust the count once.
2386                          */
2387                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2388                                 /*
2389                                  * It should never happen but changes to
2390                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2391                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2392                                  * while unreserving so be safe and watch for
2393                                  * underflows.
2394                                  */
2395                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2396                                                 pageblock_nr_pages,
2397                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2398                         }
2399
2400                         /*
2401                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2402                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2403                          * is doing the work and needs the pages. More
2404                          * importantly, if the block was always converted to
2405                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2406                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2407                          * may increase.
2408                          */
2409                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2410                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2411                                                                         NULL);
2412                         if (ret) {
2413                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2414                                 return ret;
2415                         }
2416                 }
2417                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2418         }
2419
2420         return false;
2421 }
2422
2423 /*
2424  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2425  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2426  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2427  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2428  *
2429  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2430  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2431  * condition simpler.
2432  */
2433 static __always_inline bool
2434 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2435                                                 unsigned int alloc_flags)
2436 {
2437         struct free_area *area;
2438         int current_order;
2439         int min_order = order;
2440         struct page *page;
2441         int fallback_mt;
2442         bool can_steal;
2443
2444         /*
2445          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2446          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2447          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2448          */
2449         if (alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2450                 min_order = pageblock_order;
2451
2452         /*
2453          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2454          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2455          * would be too costly to do exactly.
2456          */
2457         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2458                                 --current_order) {
2459                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2460                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2461                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2462                 if (fallback_mt == -1)
2463                         continue;
2464
2465                 /*
2466                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2467                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2468                  * steal and split the smallest available page instead of the
2469                  * largest available page, because even if the next movable
2470                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2471                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2472                  */
2473                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2474                                         && current_order > order)
2475                         goto find_smallest;
2476
2477                 goto do_steal;
2478         }
2479
2480         return false;
2481
2482 find_smallest:
2483         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2484                                                         current_order++) {
2485                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2486                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2487                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2488                 if (fallback_mt != -1)
2489                         break;
2490         }
2491
2492         /*
2493          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2494          * when looking for the largest page.
2495          */
2496         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2497
2498 do_steal:
2499         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2500                                                         struct page, lru);
2501
2502         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
2503                                                                 can_steal);
2504
2505         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2506                 start_migratetype, fallback_mt);
2507
2508         return true;
2509
2510 }
2511
2512 /*
2513  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2514  * Call me with the zone->lock already held.
2515  */
2516 static __always_inline struct page *
2517 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
2518                                                 unsigned int alloc_flags)
2519 {
2520         struct page *page;
2521
2522 retry:
2523         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2524         if (unlikely(!page)) {
2525                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2526                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2527
2528                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
2529                                                                 alloc_flags))
2530                         goto retry;
2531         }
2532
2533         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2534         return page;
2535 }
2536
2537 /*
2538  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2539  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2540  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2541  */
2542 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2543                         unsigned long count, struct list_head *list,
2544                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
2545 {
2546         int i, alloced = 0;
2547
2548         spin_lock(&zone->lock);
2549         for (i = 0; i < count; ++i) {
2550                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
2551                                                                 alloc_flags);
2552                 if (unlikely(page == NULL))
2553                         break;
2554
2555                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2556                         continue;
2557
2558                 /*
2559                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2560                  * physical page order. The page is added to the tail of
2561                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2562                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2563                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2564                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2565                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2566                  * pages are ordered properly.
2567                  */
2568                 list_add_tail(&page->lru, list);
2569                 alloced++;
2570                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2571                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2572                                               -(1 << order));
2573         }
2574
2575         /*
2576          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2577          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2578          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2579          * pages added to the pcp list.
2580          */
2581         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2582         spin_unlock(&zone->lock);
2583         return alloced;
2584 }
2585
2586 #ifdef CONFIG_NUMA
2587 /*
2588  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2589  * currently executing processor on remote nodes after they have
2590  * expired.
2591  *
2592  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2593  * a single processor.
2594  */
2595 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2596 {
2597         unsigned long flags;
2598         int to_drain, batch;
2599
2600         local_irq_save(flags);
2601         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2602         to_drain = min(pcp->count, batch);
2603         if (to_drain > 0)
2604                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2605         local_irq_restore(flags);
2606 }
2607 #endif
2608
2609 /*
2610  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2611  *
2612  * The processor must either be the current processor and the
2613  * thread pinned to the current processor or a processor that
2614  * is not online.
2615  */
2616 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2617 {
2618         unsigned long flags;
2619         struct per_cpu_pageset *pset;
2620         struct per_cpu_pages *pcp;
2621
2622         local_irq_save(flags);
2623         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2624
2625         pcp = &pset->pcp;
2626         if (pcp->count)
2627                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2628         local_irq_restore(flags);
2629 }
2630
2631 /*
2632  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2633  *
2634  * The processor must either be the current processor and the
2635  * thread pinned to the current processor or a processor that
2636  * is not online.
2637  */
2638 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2639 {
2640         struct zone *zone;
2641
2642         for_each_populated_zone(zone) {
2643                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2644         }
2645 }
2646
2647 /*
2648  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2649  *
2650  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2651  * the single zone's pages.
2652  */
2653 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2654 {
2655         int cpu = smp_processor_id();
2656
2657         if (zone)
2658                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2659         else
2660                 drain_pages(cpu);
2661 }
2662
2663 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2664 {
2665         struct pcpu_drain *drain;
2666
2667         drain = container_of(work, struct pcpu_drain, work);
2668
2669         /*
2670          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2671          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2672          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2673          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2674          * a different one.
2675          */
2676         preempt_disable();
2677         drain_local_pages(drain->zone);
2678         preempt_enable();
2679 }
2680
2681 /*
2682  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2683  *
2684  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2685  *
2686  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2687  */
2688 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2689 {
2690         int cpu;
2691
2692         /*
2693          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2694          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2695          */
2696         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2697
2698         /*
2699          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2700          * initialized.
2701          */
2702         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2703                 return;
2704
2705         /*
2706          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2707          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2708          * the drain to be complete when the call returns.
2709          */
2710         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2711                 if (!zone)
2712                         return;
2713                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2714         }
2715
2716         /*
2717          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2718          * as offline notification will cause the notified
2719          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2720          * disables preemption as part of its processing
2721          */
2722         for_each_online_cpu(cpu) {
2723                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2724                 struct zone *z;
2725                 bool has_pcps = false;
2726
2727                 if (zone) {
2728                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2729                         if (pcp->pcp.count)
2730                                 has_pcps = true;
2731                 } else {
2732                         for_each_populated_zone(z) {
2733                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2734                                 if (pcp->pcp.count) {
2735                                         has_pcps = true;
2736                                         break;
2737                                 }
2738                         }
2739                 }
2740
2741                 if (has_pcps)
2742                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2743                 else
2744                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2745         }
2746
2747         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2748                 struct pcpu_drain *drain = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2749
2750                 drain->zone = zone;
2751                 INIT_WORK(&drain->work, drain_local_pages_wq);
2752                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, &drain->work);
2753         }
2754         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2755                 flush_work(&per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu)->work);
2756
2757         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2758 }
2759
2760 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2761
2762 /*
2763  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2764  */
2765 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2766
2767 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2768 {
2769         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2770         unsigned long flags;
2771         unsigned int order, t;
2772         struct page *page;
2773
2774         if (zone_is_empty(zone))
2775                 return;
2776
2777         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2778
2779         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2780         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2781                 if (pfn_valid(pfn)) {
2782                         page = pfn_to_page(pfn);
2783
2784                         if (!--page_count) {
2785                                 touch_nmi_watchdog();
2786                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2787                         }
2788
2789                         if (page_zone(page) != zone)
2790                                 continue;
2791
2792                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2793                                 swsusp_unset_page_free(page);
2794                 }
2795
2796         for_each_migratetype_order(order, t) {
2797                 list_for_each_entry(page,
2798                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2799                         unsigned long i;
2800
2801                         pfn = page_to_pfn(page);
2802                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2803                                 if (!--page_count) {
2804                                         touch_nmi_watchdog();
2805                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2806                                 }
2807                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2808                         }
2809                 }
2810         }
2811         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2812 }
2813 #endif /* CONFIG_PM */
2814
2815 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2816 {
2817         int migratetype;
2818
2819         if (!free_pcp_prepare(page))
2820                 return false;
2821
2822         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2823         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2824         return true;
2825 }
2826
2827 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2828 {
2829         struct zone *zone = page_zone(page);
2830         struct per_cpu_pages *pcp;
2831         int migratetype;
2832
2833         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2834         __count_vm_event(PGFREE);
2835
2836         /*
2837          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2838          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2839          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2840          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2841          * excessively into the page allocator
2842          */
2843         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2844                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2845                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2846                         return;
2847                 }
2848                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2849         }
2850
2851         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2852         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2853         pcp->count++;
2854         if (pcp->count >= pcp->high) {
2855                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2856                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2857         }
2858 }
2859
2860 /*
2861  * Free a 0-order page
2862  */
2863 void free_unref_page(struct page *page)
2864 {
2865         unsigned long flags;
2866         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2867
2868         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2869                 return;
2870
2871         local_irq_save(flags);
2872         free_unref_page_commit(page, pfn);
2873         local_irq_restore(flags);
2874 }
2875
2876 /*
2877  * Free a list of 0-order pages
2878  */
2879 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2880 {
2881         struct page *page, *next;
2882         unsigned long flags, pfn;
2883         int batch_count = 0;
2884
2885         /* Prepare pages for freeing */
2886         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2887                 pfn = page_to_pfn(page);
2888                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2889                         list_del(&page->lru);
2890                 set_page_private(page, pfn);
2891         }
2892
2893         local_irq_save(flags);
2894         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2895                 unsigned long pfn = page_private(page);
2896
2897                 set_page_private(page, 0);
2898                 trace_mm_page_free_batched(page);
2899                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2900
2901                 /*
2902                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
2903                  * a large list of pages to free.
2904                  */
2905                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
2906                         local_irq_restore(flags);
2907                         batch_count = 0;
2908                         local_irq_save(flags);
2909                 }
2910         }
2911         local_irq_restore(flags);
2912 }
2913
2914 /*
2915  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2916  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2917  * Each sub-page must be freed individually.
2918  *
2919  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2920  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2921  */
2922 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2923 {
2924         int i;
2925
2926         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2927         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2928
2929         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2930                 set_page_refcounted(page + i);
2931         split_page_owner(page, order);
2932 }
2933 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2934
2935 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2936 {
2937         unsigned long watermark;
2938         struct zone *zone;
2939         int mt;
2940
2941         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2942
2943         zone = page_zone(page);
2944         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2945
2946         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2947                 /*
2948                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2949                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2950                  * watermark, because we already know our high-order page
2951                  * exists.
2952                  */
2953                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2954                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2955                         return 0;
2956
2957                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2958         }
2959
2960         /* Remove page from free list */
2961         list_del(&page->lru);
2962         zone->free_area[order].nr_free--;
2963         rmv_page_order(page);
2964
2965         /*
2966          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2967          * pageblock
2968          */
2969         if (order >= pageblock_order - 1) {
2970                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2971                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2972                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2973                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2974                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2975                                 set_pageblock_migratetype(page,
2976                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2977                 }
2978         }
2979
2980
2981         return 1UL << order;
2982 }
2983
2984 /*
2985  * Update NUMA hit/miss statistics
2986  *
2987  * Must be called with interrupts disabled.
2988  */
2989 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2990 {
2991 #ifdef CONFIG_NUMA
2992         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2993
2994         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
2995         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
2996                 return;
2997
2998         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
2999                 local_stat = NUMA_OTHER;
3000
3001         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3002                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
3003         else {
3004                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
3005                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
3006         }
3007         __inc_numa_state(z, local_stat);
3008 #endif
3009 }
3010
3011 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3012 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
3013                         unsigned int alloc_flags,
3014                         struct per_cpu_pages *pcp,
3015                         struct list_head *list)
3016 {
3017         struct page *page;
3018
3019         do {
3020                 if (list_empty(list)) {
3021                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
3022                                         pcp->batch, list,
3023                                         migratetype, alloc_flags);
3024                         if (unlikely(list_empty(list)))
3025                                 return NULL;
3026                 }
3027
3028                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
3029                 list_del(&page->lru);
3030                 pcp->count--;
3031         } while (check_new_pcp(page));
3032
3033         return page;
3034 }
3035
3036 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3037 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3038                         struct zone *zone, unsigned int order,
3039                         gfp_t gfp_flags, int migratetype,
3040                         unsigned int alloc_flags)
3041 {
3042         struct per_cpu_pages *pcp;
3043         struct list_head *list;
3044         struct page *page;
3045         unsigned long flags;
3046
3047         local_irq_save(flags);
3048         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
3049         list = &pcp->lists[migratetype];
3050         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3051         if (page) {
3052                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3053                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
3054         }
3055         local_irq_restore(flags);
3056         return page;
3057 }
3058
3059 /*
3060  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
3061  */
3062 static inline
3063 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3064                         struct zone *zone, unsigned int order,
3065                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3066                         int migratetype)
3067 {
3068         unsigned long flags;
3069         struct page *page;
3070
3071         if (likely(order == 0)) {
3072                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3073                                 gfp_flags, migratetype, alloc_flags);
3074                 goto out;
3075         }
3076
3077         /*
3078          * We most definitely don't want callers attempting to
3079          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3080          */
3081         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3082         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3083
3084         do {
3085                 page = NULL;
3086                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
3087                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3088                         if (page)
3089                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
3090                 }
3091                 if (!page)
3092                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3093         } while (page && check_new_pages(page, order));
3094         spin_unlock(&zone->lock);
3095         if (!page)
3096                 goto failed;
3097         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3098                                   get_pcppage_migratetype(page));
3099
3100         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3101         zone_statistics(preferred_zone, zone);
3102         local_irq_restore(flags);
3103
3104 out:
3105         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3106         if (test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags)) {
3107                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3108                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3109         }
3110
3111         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3112         return page;
3113
3114 failed:
3115         local_irq_restore(flags);
3116         return NULL;
3117 }
3118
3119 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3120
3121 static struct {
3122         struct fault_attr attr;
3123
3124         bool ignore_gfp_highmem;
3125         bool ignore_gfp_reclaim;
3126         u32 min_order;
3127 } fail_page_alloc = {
3128         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3129         .ignore_gfp_reclaim = true,
3130         .ignore_gfp_highmem = true,
3131         .min_order = 1,
3132 };
3133
3134 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3135 {
3136         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3137 }
3138 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3139
3140 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3141 {
3142         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3143                 return false;
3144         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3145                 return false;
3146         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3147                 return false;
3148         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3149                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3150                 return false;
3151
3152         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
3153 }
3154
3155 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3156
3157 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3158 {
3159         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3160         struct dentry *dir;
3161
3162         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3163                                         &fail_page_alloc.attr);
3164         if (IS_ERR(dir))
3165                 return PTR_ERR(dir);
3166
3167         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3168                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
3169                 goto fail;
3170         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3171                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
3172                 goto fail;
3173         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
3174                                 &fail_page_alloc.min_order))
3175                 goto fail;
3176
3177         return 0;
3178 fail:
3179         debugfs_remove_recursive(dir);
3180
3181         return -ENOMEM;
3182 }
3183
3184 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3185
3186 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3187
3188 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3189
3190 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3191 {
3192         return false;
3193 }
3194
3195 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3196
3197 static noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3198 {
3199         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3200 }
3201 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3202
3203 /*
3204  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3205  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3206  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3207  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3208  */
3209 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3210                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3211                          long free_pages)
3212 {
3213         long min = mark;
3214         int o;
3215         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3216
3217         /* free_pages may go negative - that's OK */
3218         free_pages -= (1 << order) - 1;
3219
3220         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3221                 min -= min / 2;
3222
3223         /*
3224          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3225          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3226          * atomic reserve but it avoids a search.
3227          */
3228         if (likely(!alloc_harder)) {
3229                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3230         } else {
3231                 /*
3232                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3233                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3234                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3235                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3236                  */
3237                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3238                         min -= min / 2;
3239                 else
3240                         min -= min / 4;
3241         }
3242
3243
3244 #ifdef CONFIG_CMA
3245         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3246         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3247                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3248 #endif
3249
3250         /*
3251          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3252          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3253          * even if a suitable page happened to be free.
3254          */
3255         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3256                 return false;
3257
3258         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3259         if (!order)
3260                 return true;
3261
3262         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3263         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3264                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3265                 int mt;
3266
3267                 if (!area->nr_free)
3268                         continue;
3269
3270                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3271                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3272                                 return true;
3273                 }
3274
3275 #ifdef CONFIG_CMA
3276                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3277                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3278                         return true;
3279                 }
3280 #endif
3281                 if (alloc_harder &&
3282                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3283                         return true;
3284         }
3285         return false;
3286 }
3287
3288 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3289                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3290 {
3291         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3292                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3293 }
3294
3295 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3296                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3297 {
3298         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3299         long cma_pages = 0;
3300
3301 #ifdef CONFIG_CMA
3302         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3303         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3304                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3305 #endif
3306
3307         /*
3308          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3309          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3310          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3311          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3312          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3313          */
3314         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3315                 return true;
3316
3317         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3318                                         free_pages);
3319 }
3320
3321 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3322                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3323 {
3324         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3325
3326         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3327                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3328
3329         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3330                                                                 free_pages);
3331 }
3332
3333 #ifdef CONFIG_NUMA
3334 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3335 {
3336         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3337                                 RECLAIM_DISTANCE;
3338 }
3339 #else   /* CONFIG_NUMA */
3340 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3341 {
3342         return true;
3343 }
3344 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3345
3346 /*
3347  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
3348  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
3349  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
3350  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
3351  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
3352  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
3353  */
3354 static inline unsigned int
3355 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
3356 {
3357         unsigned int alloc_flags = 0;
3358
3359         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3360                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
3361
3362 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
3363         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
3364                 goto out;
3365
3366         /*
3367          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
3368          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
3369          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
3370          */
3371         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
3372         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
3373                 goto out;
3374
3375 out:
3376 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
3377         return alloc_flags;
3378 }
3379
3380 /*
3381  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3382  * a page.
3383  */
3384 static struct page *
3385 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3386                                                 const struct alloc_context *ac)
3387 {
3388         struct zoneref *z;
3389         struct zone *zone;
3390         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3391         bool no_fallback;
3392
3393 retry:
3394         /*
3395          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3396          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3397          */
3398         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
3399         z = ac->preferred_zoneref;
3400         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3401                                                                 ac->nodemask) {
3402                 struct page *page;
3403                 unsigned long mark;
3404
3405                 if (cpusets_enabled() &&
3406                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3407                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3408                                 continue;
3409                 /*
3410                  * When allocating a page cache page for writing, we
3411                  * want to get it from a node that is within its dirty
3412                  * limit, such that no single node holds more than its
3413                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3414                  * The dirty limits take into account the node's
3415                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3416                  * should be able to balance it without having to
3417                  * write pages from its LRU list.
3418                  *
3419                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3420                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3421                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3422                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3423                  * nodes are together not big enough to reach the
3424                  * global limit.  The proper fix for these situations
3425                  * will require awareness of nodes in the
3426                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3427                  */
3428                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3429                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3430                                 continue;
3431
3432                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3433                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3434                                 continue;
3435                         }
3436                 }
3437
3438                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
3439                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
3440                         int local_nid;
3441
3442                         /*
3443                          * If moving to a remote node, retry but allow
3444                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
3445                          * than fragmentation avoidance.
3446                          */
3447                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
3448                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
3449                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3450                                 goto retry;
3451                         }
3452                 }
3453
3454                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
3455                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3456                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3457                         int ret;
3458
3459 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3460                         /*
3461                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
3462                          * grow this zone if it contains deferred pages.
3463                          */
3464                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3465                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3466                                         goto try_this_zone;
3467                         }
3468 #endif
3469                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3470                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3471                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3472                                 goto try_this_zone;
3473
3474                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3475                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3476                                 continue;
3477
3478                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3479                         switch (ret) {
3480                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3481                                 /* did not scan */
3482                                 continue;
3483                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3484                                 /* scanned but unreclaimable */
3485                                 continue;
3486                         default:
3487                                 /* did we reclaim enough */
3488                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3489                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3490                                         goto try_this_zone;
3491
3492                                 continue;
3493                         }
3494                 }
3495
3496 try_this_zone:
3497                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3498                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3499                 if (page) {
3500                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3501
3502                         /*
3503                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3504                          * if the pageblock should be reserved for the future
3505                          */
3506                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3507                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3508
3509                         return page;
3510                 } else {
3511 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
3512                         /* Try again if zone has deferred pages */
3513                         if (static_branch_unlikely(&deferred_pages)) {
3514                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
3515                                         goto try_this_zone;
3516                         }
3517 #endif
3518                 }
3519         }
3520
3521         /*
3522          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
3523          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
3524          */
3525         if (no_fallback) {
3526                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
3527                 goto retry;
3528         }
3529
3530         return NULL;
3531 }
3532
3533 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3534 {
3535         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3536         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3537
3538         if (!__ratelimit(&show_mem_rs))
3539                 return;
3540
3541         /*
3542          * This documents exceptions given to allocations in certain
3543          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3544          * of allowed nodes.
3545          */
3546         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3547                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3548                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3549                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3550         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3551                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3552
3553         show_mem(filter, nodemask);
3554 }
3555
3556 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3557 {
3558         struct va_format vaf;
3559         va_list args;
3560         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3561                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3562
3563         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3564                 return;
3565
3566         va_start(args, fmt);
3567         vaf.fmt = fmt;
3568         vaf.va = &args;
3569         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
3570                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3571                         nodemask_pr_args(nodemask));
3572         va_end(args);
3573
3574         cpuset_print_current_mems_allowed();
3575         pr_cont("\n");
3576         dump_stack();
3577         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3578 }
3579
3580 static inline struct page *
3581 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3582                               unsigned int alloc_flags,
3583                               const struct alloc_context *ac)
3584 {
3585         struct page *page;
3586
3587         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3588                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3589         /*
3590          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3591          * are depleted
3592          */
3593         if (!page)
3594                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3595                                 alloc_flags, ac);
3596
3597         return page;
3598 }
3599
3600 static inline struct page *
3601 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3602         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3603 {
3604         struct oom_control oc = {
3605                 .zonelist = ac->zonelist,
3606                 .nodemask = ac->nodemask,
3607                 .memcg = NULL,
3608                 .gfp_mask = gfp_mask,
3609                 .order = order,
3610         };
3611         struct page *page;
3612
3613         *did_some_progress = 0;
3614
3615         /*
3616          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3617          * making progress for us.
3618          */
3619         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3620                 *did_some_progress = 1;
3621                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3622                 return NULL;
3623         }
3624
3625         /*
3626          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3627          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3628          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3629          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3630          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3631          */
3632         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3633                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3634                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3635         if (page)
3636                 goto out;
3637
3638         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3639         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3640                 goto out;
3641         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3642         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3643                 goto out;
3644         /*
3645          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3646          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3647          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3648          * fallback than shooting a random task.
3649          */
3650         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3651                 goto out;
3652         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3653         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3654                 goto out;
3655         if (pm_suspended_storage())
3656                 goto out;
3657         /*
3658          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3659          * other request to make a forward progress.
3660          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3661          * do much for this context but let's try it to at least get
3662          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3663          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3664          * failures more gracefully we should just bail out here.
3665          */
3666
3667         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3668         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3669                 goto out;
3670
3671         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3672         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3673                 *did_some_progress = 1;
3674
3675                 /*
3676                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3677                  * reserves
3678                  */
3679                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3680                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3681                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3682         }
3683 out:
3684         mutex_unlock(&oom_lock);
3685         return page;
3686 }
3687
3688 /*
3689  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3690  * killer is consider as the only way to move forward.
3691  */
3692 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3693
3694 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3695 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3696 static struct page *
3697 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3698                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3699                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3700 {
3701         struct page *page;
3702         unsigned long pflags;
3703         unsigned int noreclaim_flag;
3704
3705         if (!order)
3706                 return NULL;
3707
3708         psi_memstall_enter(&pflags);
3709         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3710
3711         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3712                                                                         prio);
3713
3714         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3715         psi_memstall_leave(&pflags);
3716
3717         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3718                 return NULL;
3719
3720         /*
3721          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3722          * count a compaction stall
3723          */
3724         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3725
3726         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3727
3728         if (page) {
3729                 struct zone *zone = page_zone(page);
3730
3731                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3732                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3733                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3734                 return page;
3735         }
3736
3737         /*
3738          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3739          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3740          */
3741         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3742
3743         cond_resched();
3744
3745         return NULL;
3746 }
3747
3748 static inline bool
3749 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3750                      enum compact_result compact_result,
3751                      enum compact_priority *compact_priority,
3752                      int *compaction_retries)
3753 {
3754         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3755         int min_priority;
3756         bool ret = false;
3757         int retries = *compaction_retries;
3758         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3759
3760         if (!order)
3761                 return false;
3762
3763         if (compaction_made_progress(compact_result))
3764                 (*compaction_retries)++;
3765
3766         /*
3767          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3768          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3769          * failure could be caused by insufficient priority
3770          */
3771         if (compaction_failed(compact_result))
3772                 goto check_priority;
3773
3774         /*
3775          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3776          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3777          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3778          * compaction.
3779          */
3780         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3781                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3782                 goto out;
3783         }
3784
3785         /*
3786          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3787          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3788          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3789          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3790          * would need much more detailed feedback from compaction to
3791          * make a better decision.
3792          */
3793         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3794                 max_retries /= 4;
3795         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3796                 ret = true;
3797                 goto out;
3798         }
3799
3800         /*
3801          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3802          * all retries or failed at the lower priorities.
3803          */
3804 check_priority:
3805         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3806                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3807
3808         if (*compact_priority > min_priority) {
3809                 (*compact_priority)--;
3810                 *compaction_retries = 0;
3811                 ret = true;
3812         }
3813 out:
3814         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3815         return ret;
3816 }
3817 #else
3818 static inline struct page *
3819 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3820                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3821                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3822 {
3823         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3824         return NULL;
3825 }
3826
3827 static inline bool
3828 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3829                      enum compact_result compact_result,
3830                      enum compact_priority *compact_priority,
3831                      int *compaction_retries)
3832 {
3833         struct zone *zone;
3834         struct zoneref *z;
3835
3836         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3837                 return false;
3838
3839         /*
3840          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3841          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3842          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3843          * watermarks are OK.
3844          */
3845         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3846                                         ac->nodemask) {
3847                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3848                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3849                         return true;
3850         }
3851         return false;
3852 }
3853 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3854
3855 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3856 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3857         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3858
3859 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3860 {
3861         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3862
3863         /* no reclaim without waiting on it */
3864         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3865                 return false;
3866
3867         /* this guy won't enter reclaim */
3868         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3869                 return false;
3870
3871         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3872         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3873                 return false;
3874
3875         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3876                 return false;
3877
3878         return true;
3879 }
3880
3881 void __fs_reclaim_acquire(void)
3882 {
3883         lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3884 }
3885
3886 void __fs_reclaim_release(void)
3887 {
3888         lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3889 }
3890
3891 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3892 {
3893         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3894                 __fs_reclaim_acquire();
3895 }
3896 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3897
3898 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3899 {
3900         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3901                 __fs_reclaim_release();
3902 }
3903 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3904 #endif
3905
3906 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3907 static int
3908 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3909                                         const struct alloc_context *ac)
3910 {
3911         struct reclaim_state reclaim_state;
3912         int progress;
3913         unsigned int noreclaim_flag;
3914         unsigned long pflags;
3915
3916         cond_resched();
3917
3918         /* We now go into synchronous reclaim */
3919         cpuset_memory_pressure_bump();
3920         psi_memstall_enter(&pflags);
3921         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3922         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3923         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3924         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3925
3926         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3927                                                                 ac->nodemask);
3928
3929         current->reclaim_state = NULL;
3930         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3931         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3932         psi_memstall_leave(&pflags);
3933
3934         cond_resched();
3935
3936         return progress;
3937 }
3938
3939 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3940 static inline struct page *
3941 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3942                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3943                 unsigned long *did_some_progress)
3944 {
3945         struct page *page = NULL;
3946         bool drained = false;
3947
3948         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3949         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3950                 return NULL;
3951
3952 retry:
3953         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3954
3955         /*
3956          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3957          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3958          * Shrink them them and try again
3959          */
3960         if (!page && !drained) {
3961                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3962                 drain_all_pages(NULL);
3963                 drained = true;
3964                 goto retry;
3965         }
3966
3967         return page;
3968 }
3969
3970 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
3971                              const struct alloc_context *ac)
3972 {
3973         struct zoneref *z;
3974         struct zone *zone;
3975         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3976         enum zone_type high_zoneidx = ac->high_zoneidx;
3977
3978         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, high_zoneidx,
3979                                         ac->nodemask) {
3980                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3981                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, high_zoneidx);
3982                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3983         }
3984 }
3985
3986 static inline unsigned int
3987 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3988 {
3989         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3990
3991         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3992         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3993
3994         /*
3995          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3996          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3997          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3998          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3999          */
4000         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
4001
4002         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
4003                 /*
4004                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4005                  * if it can't schedule.
4006                  */
4007                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4008                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4009                 /*
4010                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
4011                  * comment for __cpuset_node_allowed().
4012                  */
4013                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4014         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
4015                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
4016
4017         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4018                 alloc_flags |= ALLOC_KSWAPD;
4019
4020 #ifdef CONFIG_CMA
4021         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4022                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4023 #endif
4024         return alloc_flags;
4025 }
4026
4027 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4028 {
4029         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4030                 return false;
4031
4032         /*
4033          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4034          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4035          */
4036         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4037                 return false;
4038
4039         return true;
4040 }
4041
4042 /*
4043  * Distinguish requests which really need access to full memory
4044  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4045  */
4046 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4047 {
4048         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4049                 return 0;
4050         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4051                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4052         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4053                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4054         if (!in_interrupt()) {
4055                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4056                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4057                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4058                         return ALLOC_OOM;
4059         }
4060
4061         return 0;
4062 }
4063
4064 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4065 {
4066         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4067 }
4068
4069 /*
4070  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4071  * for the given allocation request.
4072  *
4073  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4074  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4075  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4076  *
4077  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4078  */
4079 static inline bool
4080 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4081                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4082                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4083 {
4084         struct zone *zone;
4085         struct zoneref *z;
4086         bool ret = false;
4087
4088         /*
4089          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4090          * their order will become available due to high fragmentation so
4091          * always increment the no progress counter for them
4092          */
4093         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4094                 *no_progress_loops = 0;
4095         else
4096                 (*no_progress_loops)++;
4097
4098         /*
4099          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4100          * several times in the row.
4101          */
4102         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4103                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4104                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4105         }
4106
4107         /*
4108          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4109          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4110          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4111          * screwed and have to go OOM.
4112          */
4113         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
4114                                         ac->nodemask) {
4115                 unsigned long available;
4116                 unsigned long reclaimable;
4117                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4118                 bool wmark;
4119
4120                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4121                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4122
4123                 /*
4124                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4125                  * reclaimable pages?
4126                  */
4127                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4128                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
4129                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4130                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4131                 if (wmark) {
4132                         /*
4133                          * If we didn't make any progress and have a lot of
4134                          * dirty + writeback pages then we should wait for
4135                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
4136                          * prevent from pre mature OOM
4137                          */
4138                         if (!did_some_progress) {
4139                                 unsigned long write_pending;
4140
4141                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
4142                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
4143
4144                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
4145                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
4146                                         return true;
4147                                 }
4148                         }
4149
4150                         ret = true;
4151                         goto out;
4152                 }
4153         }
4154
4155 out:
4156         /*
4157          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4158          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4159          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4160          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4161          * here rather than calling cond_resched().
4162          */
4163         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4164                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4165         else
4166                 cond_resched();
4167         return ret;
4168 }
4169
4170 static inline bool
4171 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4172 {
4173         /*
4174          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4175          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4176          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4177          * such a way the check therein was true, and then it became false
4178          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4179          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4180          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4181          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4182          * caller can deal with a violated nodemask.
4183          */
4184         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4185                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4186                 ac->nodemask = NULL;
4187                 return true;
4188         }
4189
4190         /*
4191          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4192          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4193          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4194          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4195          * retry.
4196          */
4197         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4198                 return true;
4199
4200         return false;
4201 }
4202
4203 static inline struct page *
4204 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4205                                                 struct alloc_context *ac)
4206 {
4207         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4208         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4209         struct page *page = NULL;
4210         unsigned int alloc_flags;
4211         unsigned long did_some_progress;
4212         enum compact_priority compact_priority;
4213         enum compact_result compact_result;
4214         int compaction_retries;
4215         int no_progress_loops;
4216         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4217         int reserve_flags;
4218
4219         /*
4220          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
4221          * callers that are not in atomic context.
4222          */
4223         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
4224                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
4225                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
4226
4227 retry_cpuset:
4228         compaction_retries = 0;
4229         no_progress_loops = 0;
4230         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4231         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4232
4233         /*
4234          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
4235          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
4236          * alloc_flags precisely. So we do that now.
4237          */
4238         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
4239
4240         /*
4241          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
4242          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
4243          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
4244          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
4245          */
4246         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4247                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4248         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
4249                 goto nopage;
4250
4251         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4252                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4253
4254         /*
4255          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
4256          * that first
4257          */
4258         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4259         if (page)
4260                 goto got_pg;
4261
4262         /*
4263          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
4264          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
4265          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
4266          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
4267          * same migratetype.
4268          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
4269          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
4270          */
4271         if (can_direct_reclaim &&
4272                         (costly_order ||
4273                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
4274                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
4275                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4276                                                 alloc_flags, ac,
4277                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4278                                                 &compact_result);
4279                 if (page)
4280                         goto got_pg;
4281
4282                 /*
4283                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4284                  * includes THP page fault allocations
4285                  */
4286                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4287                         /*
4288                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4289                          * it is because sync compaction recently failed. If
4290                          * this is the case and the caller requested a THP
4291                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4292                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4293                          * direct reclaim.
4294                          */
4295                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4296                                 goto nopage;
4297
4298                         /*
4299                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4300                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4301                          * using async compaction.
4302                          */
4303                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4304                 }
4305         }
4306
4307 retry:
4308         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4309         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
4310                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
4311
4312         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4313         if (reserve_flags)
4314                 alloc_flags = reserve_flags;
4315
4316         /*
4317          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
4318          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
4319          * user oriented.
4320          */
4321         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4322                 ac->nodemask = NULL;
4323                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4324                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4325         }
4326
4327         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4328         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4329         if (page)
4330                 goto got_pg;
4331
4332         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4333         if (!can_direct_reclaim)
4334                 goto nopage;
4335
4336         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4337         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4338                 goto nopage;
4339
4340         /* Try direct reclaim and then allocating */
4341         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4342                                                         &did_some_progress);
4343         if (page)
4344                 goto got_pg;
4345
4346         /* Try direct compaction and then allocating */
4347         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4348                                         compact_priority, &compact_result);
4349         if (page)
4350                 goto got_pg;
4351
4352         /* Do not loop if specifically requested */
4353         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4354                 goto nopage;
4355
4356         /*
4357          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4358          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4359          */
4360         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4361                 goto nopage;
4362
4363         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4364                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4365                 goto retry;
4366
4367         /*
4368          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4369          * reclaim is not able to make any progress because the current
4370          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4371          * of free memory (see __compaction_suitable)
4372          */
4373         if (did_some_progress > 0 &&
4374                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4375                                 compact_result, &compact_priority,
4376                                 &compaction_retries))
4377                 goto retry;
4378
4379
4380         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4381         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4382                 goto retry_cpuset;
4383
4384         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4385         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4386         if (page)
4387                 goto got_pg;
4388
4389         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4390         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4391             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4392              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4393                 goto nopage;
4394
4395         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4396         if (did_some_progress) {
4397                 no_progress_loops = 0;
4398                 goto retry;
4399         }
4400
4401 nopage:
4402         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4403         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4404                 goto retry_cpuset;
4405
4406         /*
4407          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4408          * we always retry
4409          */
4410         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4411                 /*
4412                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4413                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4414                  */
4415                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4416                         goto fail;
4417
4418                 /*
4419                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4420                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
4421                  * for somebody to do a work for us
4422                  */
4423                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
4424
4425                 /*
4426                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
4427                  * are not prepared for much so let's warn about these users
4428                  * so that we can identify them and convert them to something
4429                  * else.
4430                  */
4431                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
4432
4433                 /*
4434                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4435                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
4436                  * could deplete whole memory reserves which would just make
4437                  * the situation worse
4438                  */
4439                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
4440                 if (page)
4441                         goto got_pg;
4442
4443                 cond_resched();
4444                 goto retry;
4445         }
4446 fail:
4447         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
4448                         "page allocation failure: order:%u", order);
4449 got_pg:
4450         return page;
4451 }
4452
4453 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4454                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
4455                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
4456                 unsigned int *alloc_flags)
4457 {
4458         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
4459         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
4460         ac->nodemask = nodemask;
4461         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
4462
4463         if (cpusets_enabled()) {
4464                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
4465                 if (!ac->nodemask)
4466                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4467                 else
4468                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
4469         }
4470
4471         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4472         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4473
4474         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
4475
4476         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
4477                 return false;
4478
4479         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
4480                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4481
4482         return true;
4483 }
4484
4485 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
4486 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask, struct alloc_context *ac)
4487 {
4488         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
4489         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
4490
4491         /*
4492          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
4493          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
4494          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
4495          */
4496         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4497                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4498 }
4499
4500 /*
4501  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4502  */
4503 struct page *
4504 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int preferred_nid,
4505                                                         nodemask_t *nodemask)
4506 {
4507         struct page *page;
4508         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4509         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4510         struct alloc_context ac = { };
4511
4512         /*
4513          * There are several places where we assume that the order value is sane
4514          * so bail out early if the request is out of bound.
4515          */
4516         if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) {
4517                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
4518                 return NULL;
4519         }
4520
4521         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4522         alloc_mask = gfp_mask;
4523         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4524                 return NULL;
4525
4526         finalise_ac(gfp_mask, &ac);
4527
4528         /*
4529          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
4530          * memory until all local zones are considered.
4531          */
4532         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp_mask);
4533
4534         /* First allocation attempt */
4535         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4536         if (likely(page))
4537                 goto out;
4538
4539         /*
4540          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4541          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4542          * from a particular context which has been marked by
4543          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4544          */
4545         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4546         ac.spread_dirty_pages = false;
4547
4548         /*
4549          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4550          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4551          */
4552         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4553                 ac.nodemask = nodemask;
4554
4555         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4556
4557 out:
4558         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4559             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4560                 __free_pages(page, order);
4561                 page = NULL;
4562         }
4563
4564         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4565
4566         return page;
4567 }
4568 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4569
4570 /*
4571  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
4572  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
4573  * you need to access high mem.
4574  */
4575 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4576 {
4577         struct page *page;
4578
4579         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
4580         if (!page)
4581                 return 0;
4582         return (unsigned long) page_address(page);
4583 }
4584 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4585
4586 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4587 {
4588         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4589 }
4590 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4591
4592 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
4593 {
4594         if (order == 0)         /* Via pcp? */
4595                 free_unref_page(page);
4596         else
4597                 __free_pages_ok(page, order);
4598 }
4599
4600 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4601 {
4602         if (put_page_testzero(page))
4603                 free_the_page(page, order);
4604 }
4605 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4606
4607 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4608 {
4609         if (addr != 0) {
4610                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4611                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4612         }
4613 }
4614
4615 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4616
4617 /*
4618  * Page Fragment:
4619  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4620  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4621  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4622  *
4623  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4624  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4625  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4626  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4627  */
4628 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4629                                              gfp_t gfp_mask)
4630 {
4631         struct page *page = NULL;
4632         gfp_t gfp = gfp_mask;
4633
4634 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4635         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4636                     __GFP_NOMEMALLOC;
4637         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4638                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4639         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4640 #endif
4641         if (unlikely(!page))
4642                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4643
4644         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4645
4646         return page;
4647 }
4648
4649 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4650 {
4651         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4652
4653         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
4654                 free_the_page(page, compound_order(page));
4655 }
4656 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4657
4658 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4659                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4660 {
4661         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4662         struct page *page;
4663         int offset;
4664
4665         if (unlikely(!nc->va)) {
4666 refill:
4667                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4668                 if (!page)
4669                         return NULL;
4670
4671 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4672                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4673                 size = nc->size;
4674 #endif
4675                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4676                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4677                  */
4678                 page_ref_add(page, size - 1);
4679
4680                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4681                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4682                 nc->pagecnt_bias = size;
4683                 nc->offset = size;
4684         }
4685
4686         offset = nc->offset - fragsz;
4687         if (unlikely(offset < 0)) {
4688                 page = virt_to_page(nc->va);
4689
4690                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4691                         goto refill;
4692
4693 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4694                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4695                 size = nc->size;
4696 #endif
4697                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4698                 set_page_count(page, size);
4699
4700                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4701                 nc->pagecnt_bias = size;
4702                 offset = size - fragsz;
4703         }
4704
4705         nc->pagecnt_bias--;
4706         nc->offset = offset;
4707
4708         return nc->va + offset;
4709 }
4710 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4711
4712 /*
4713  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4714  */
4715 void page_frag_free(void *addr)
4716 {
4717         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4718
4719         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4720                 free_the_page(page, compound_order(page));
4721 }
4722 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4723
4724 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4725                 size_t size)
4726 {
4727         if (addr) {
4728                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4729                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4730
4731                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4732                 while (used < alloc_end) {
4733                         free_page(used);
4734                         used += PAGE_SIZE;
4735                 }
4736         }
4737         return (void *)addr;
4738 }
4739
4740 /**
4741  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4742  * @size: the number of bytes to allocate
4743  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4744  *
4745  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4746  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4747  * allocate memory in power-of-two pages.
4748  *
4749  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4750  *
4751  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4752  */
4753 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4754 {
4755         unsigned int order = get_order(size);
4756         unsigned long addr;
4757
4758         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4759         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4760 }
4761 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4762
4763 /**
4764  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4765  *                         pages on a node.
4766  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4767  * @size: the number of bytes to allocate
4768  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4769  *
4770  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4771  * back.
4772  */
4773 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4774 {
4775         unsigned int order = get_order(size);
4776         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4777         if (!p)
4778                 return NULL;
4779         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4780 }
4781
4782 /**
4783  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4784  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4785  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4786  *
4787  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4788  */
4789 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4790 {
4791         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4792         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4793
4794         while (addr < end) {
4795                 free_page(addr);
4796                 addr += PAGE_SIZE;
4797         }
4798 }
4799 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4800
4801 /**
4802  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4803  * @offset: The zone index of the highest zone
4804  *
4805  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4806  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4807  * zone, the number of pages is calculated as:
4808  *
4809  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4810  */
4811 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4812 {
4813         struct zoneref *z;
4814         struct zone *zone;
4815
4816         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4817         unsigned long sum = 0;
4818
4819         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4820
4821         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4822                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
4823                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4824                 if (size > high)
4825                         sum += size - high;
4826         }
4827
4828         return sum;
4829 }
4830
4831 /**
4832  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4833  *
4834  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4835  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4836  */
4837 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4838 {
4839         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4840 }
4841 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4842
4843 /**
4844  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4845  *
4846  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4847  * high watermark within all zones.
4848  */
4849 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4850 {
4851         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4852 }
4853
4854 static inline void show_node(struct zone *zone)
4855 {
4856         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4857                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4858 }
4859
4860 long si_mem_available(void)
4861 {
4862         long available;
4863         unsigned long pagecache;
4864         unsigned long wmark_low = 0;
4865         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4866         unsigned long reclaimable;
4867         struct zone *zone;
4868         int lru;
4869
4870         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4871                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4872
4873         for_each_zone(zone)
4874                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
4875
4876         /*
4877          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4878          * without causing swapping.
4879          */
4880         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4881
4882         /*
4883          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4884          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4885          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4886          */
4887         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4888         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4889         available += pagecache;
4890
4891         /*
4892          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
4893          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
4894          * low watermark.
4895          */
4896         reclaimable = global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) +
4897                         global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
4898         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
4899
4900         if (available < 0)
4901                 available = 0;
4902         return available;
4903 }
4904 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4905
4906 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4907 {
4908         val->totalram = totalram_pages();
4909         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4910         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
4911         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4912         val->totalhigh = totalhigh_pages();
4913         val->freehigh = nr_free_highpages();
4914         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4915 }
4916
4917 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4918
4919 #ifdef CONFIG_NUMA
4920 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4921 {
4922         int zone_type;          /* needs to be signed */
4923         unsigned long managed_pages = 0;
4924         unsigned long managed_highpages = 0;
4925         unsigned long free_highpages = 0;
4926         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4927
4928         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4929                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
4930         val->totalram = managed_pages;
4931         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4932         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4933 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4934         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4935                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4936
4937                 if (is_highmem(zone)) {
4938                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
4939                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4940                 }
4941         }
4942         val->totalhigh = managed_highpages;
4943         val->freehigh = free_highpages;
4944 #else
4945         val->totalhigh = managed_highpages;
4946         val->freehigh = free_highpages;
4947 #endif
4948         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4949 }
4950 #endif
4951
4952 /*
4953  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4954  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4955  */
4956 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4957 {
4958         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4959                 return false;
4960
4961         /*
4962          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4963          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4964          * have to be precise here.
4965          */
4966         if (!nodemask)
4967                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4968
4969         return !node_isset(nid, *nodemask);
4970 }
4971
4972 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4973
4974 static void show_migration_types(unsigned char type)
4975 {
4976         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4977                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4978                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4979                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4980                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4981 #ifdef CONFIG_CMA
4982                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4983 #endif
4984 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4985                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4986 #endif
4987         };
4988         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4989         char *p = tmp;
4990         int i;
4991
4992         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4993                 if (type & (1 << i))
4994                         *p++ = types[i];
4995         }
4996
4997         *p = '\0';
4998         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4999 }
5000
5001 /*
5002  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
5003  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
5004  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
5005  *
5006  * Bits in @filter:
5007  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
5008  *   cpuset.
5009  */
5010 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
5011 {
5012         unsigned long free_pcp = 0;
5013         int cpu;
5014         struct zone *zone;
5015         pg_data_t *pgdat;
5016
5017         for_each_populated_zone(zone) {
5018                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5019                         continue;
5020
5021                 for_each_online_cpu(cpu)
5022                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5023         }
5024
5025         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
5026                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
5027                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
5028                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
5029                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
5030                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
5031                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
5032                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
5033                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
5034                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
5035                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
5036                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
5037                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
5038                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
5039                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
5040                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
5041                 global_node_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
5042                 global_node_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
5043                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
5044                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
5045                 global_zone_page_state(NR_PAGETABLE),
5046                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
5047                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
5048                 free_pcp,
5049                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
5050
5051         for_each_online_pgdat(pgdat) {
5052                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
5053                         continue;
5054
5055                 printk("Node %d"
5056                         " active_anon:%lukB"
5057                         " inactive_anon:%lukB"
5058                         " active_file:%lukB"
5059                         " inactive_file:%lukB"
5060                         " unevictable:%lukB"
5061                         " isolated(anon):%lukB"
5062                         " isolated(file):%lukB"
5063                         " mapped:%lukB"
5064                         " dirty:%lukB"
5065                         " writeback:%lukB"
5066                         " shmem:%lukB"
5067 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5068                         " shmem_thp: %lukB"
5069                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
5070                         " anon_thp: %lukB"
5071 #endif
5072                         " writeback_tmp:%lukB"
5073                         " unstable:%lukB"
5074                         " all_unreclaimable? %s"
5075                         "\n",
5076                         pgdat->node_id,
5077                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
5078                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
5079                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
5080                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
5081                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
5082                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
5083                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
5084                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
5085                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
5086                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
5087                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
5088 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5089                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5090                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
5091                                         * HPAGE_PMD_NR),
5092                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
5093 #endif
5094                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
5095                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
5096                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
5097                                 "yes" : "no");
5098         }
5099
5100         for_each_populated_zone(zone) {
5101                 int i;
5102
5103                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5104                         continue;
5105
5106                 free_pcp = 0;
5107                 for_each_online_cpu(cpu)
5108                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
5109
5110                 show_node(zone);
5111                 printk(KERN_CONT
5112                         "%s"
5113                         " free:%lukB"
5114                         " min:%lukB"
5115                         " low:%lukB"
5116                         " high:%lukB"
5117                         " active_anon:%lukB"
5118                         " inactive_anon:%lukB"
5119                         " active_file:%lukB"
5120                         " inactive_file:%lukB"
5121                         " unevictable:%lukB"
5122                         " writepending:%lukB"
5123                         " present:%lukB"
5124                         " managed:%lukB"
5125                         " mlocked:%lukB"
5126                         " kernel_stack:%lukB"
5127                         " pagetables:%lukB"
5128                         " bounce:%lukB"
5129                         " free_pcp:%lukB"
5130                         " local_pcp:%ukB"
5131                         " free_cma:%lukB"
5132                         "\n",
5133                         zone->name,
5134                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
5135                         K(min_wmark_pages(zone)),
5136                         K(low_wmark_pages(zone)),
5137                         K(high_wmark_pages(zone)),
5138                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
5139                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
5140                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
5141                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
5142                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
5143                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
5144                         K(zone->present_pages),
5145                         K(zone_managed_pages(zone)),
5146                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
5147                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
5148                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
5149                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
5150                         K(free_pcp),
5151                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
5152                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
5153                 printk("lowmem_reserve[]:");
5154                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
5155                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
5156                 printk(KERN_CONT "\n");
5157         }
5158
5159         for_each_populated_zone(zone) {
5160                 unsigned int order;
5161                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
5162                 unsigned char types[MAX_ORDER];
5163
5164                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
5165                         continue;
5166                 show_node(zone);
5167                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
5168
5169                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
5170                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5171                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
5172                         int type;
5173
5174                         nr[order] = area->nr_free;
5175                         total += nr[order] << order;
5176
5177                         types[order] = 0;
5178                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
5179                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
5180                                         types[order] |= 1 << type;
5181                         }
5182                 }
5183                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
5184                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
5185                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
5186                                nr[order], K(1UL) << order);
5187                         if (nr[order])
5188                                 show_migration_types(types[order]);
5189                 }
5190                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
5191         }
5192
5193         hugetlb_show_meminfo();
5194
5195         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
5196
5197         show_swap_cache_info();
5198 }
5199
5200 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
5201 {
5202         zoneref->zone = zone;
5203         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
5204 }
5205
5206 /*
5207  * Builds allocation fallback zone lists.
5208  *
5209  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
5210  */
5211 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
5212 {
5213         struct zone *zone;
5214         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
5215         int nr_zones = 0;
5216
5217         do {
5218                 zone_type--;
5219                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
5220                 if (managed_zone(zone)) {
5221                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
5222                         check_highest_zone(zone_type);
5223                 }
5224         } while (zone_type);
5225
5226         return nr_zones;
5227 }
5228
5229 #ifdef CONFIG_NUMA
5230
5231 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
5232 {
5233         /*
5234          * We used to support different zonlists modes but they turned
5235          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
5236          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
5237          * not fail it silently
5238          */
5239         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
5240                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
5241                 return -EINVAL;
5242         }
5243         return 0;
5244 }
5245
5246 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
5247 {
5248         if (!s)
5249                 return 0;
5250
5251         return __parse_numa_zonelist_order(s);
5252 }
5253 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
5254
5255 char numa_zonelist_order[] = "Node";
5256
5257 /*
5258  * sysctl handler for numa_zonelist_order
5259  */
5260 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
5261                 void __user *buffer, size_t *length,
5262                 loff_t *ppos)
5263 {
5264         char *str;
5265         int ret;
5266
5267         if (!write)
5268                 return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
5269         str = memdup_user_nul(buffer, 16);
5270         if (IS_ERR(str))
5271                 return PTR_ERR(str);
5272
5273         ret = __parse_numa_zonelist_order(str);
5274         kfree(str);
5275         return ret;
5276 }
5277
5278
5279 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
5280 static int node_load[MAX_NUMNODES];
5281
5282 /**
5283  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
5284  * @node: node whose fallback list we're appending
5285  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
5286  *
5287  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
5288  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
5289  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
5290  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
5291  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
5292  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
5293  * on them otherwise.
5294  * It returns -1 if no node is found.
5295  */
5296 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
5297 {
5298         int n, val;
5299         int min_val = INT_MAX;
5300         int best_node = NUMA_NO_NODE;
5301         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
5302
5303         /* Use the local node if we haven't already */
5304         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
5305                 node_set(node, *used_node_mask);
5306                 return node;
5307         }
5308
5309         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
5310
5311                 /* Don't want a node to appear more than once */
5312                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
5313                         continue;
5314
5315                 /* Use the distance array to find the distance */
5316                 val = node_distance(node, n);
5317
5318                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
5319                 val += (n < node);
5320
5321                 /* Give preference to headless and unused nodes */
5322                 tmp = cpumask_of_node(n);
5323                 if (!cpumask_empty(tmp))
5324                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
5325
5326                 /* Slight preference for less loaded node */
5327                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
5328                 val += node_load[n];
5329
5330                 if (val < min_val) {
5331                         min_val = val;
5332                         best_node = n;
5333                 }
5334         }
5335
5336         if (best_node >= 0)
5337                 node_set(best_node, *used_node_mask);
5338
5339         return best_node;
5340 }
5341
5342
5343 /*
5344  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
5345  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
5346  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
5347  */
5348 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
5349                 unsigned nr_nodes)
5350 {
5351         struct zoneref *zonerefs;
5352         int i;
5353
5354         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5355
5356         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
5357                 int nr_zones;
5358
5359                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
5360
5361                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
5362                 zonerefs += nr_zones;
5363         }
5364         zonerefs->zone = NULL;
5365         zonerefs->zone_idx = 0;
5366 }
5367
5368 /*
5369  * Build gfp_thisnode zonelists
5370  */
5371 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5372 {
5373         struct zoneref *zonerefs;
5374         int nr_zones;
5375
5376         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
5377         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5378         zonerefs += nr_zones;
5379         zonerefs->zone = NULL;
5380         zonerefs->zone_idx = 0;
5381 }
5382
5383 /*
5384  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
5385  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
5386  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
5387  * may still exist in local DMA zone.
5388  */
5389
5390 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5391 {
5392         static int node_order[MAX_NUMNODES];
5393         int node, load, nr_nodes = 0;
5394         nodemask_t used_mask;
5395         int local_node, prev_node;
5396
5397         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5398         local_node = pgdat->node_id;
5399         load = nr_online_nodes;
5400         prev_node = local_node;
5401         nodes_clear(used_mask);
5402
5403         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5404         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5405                 /*
5406                  * We don't want to pressure a particular node.
5407                  * So adding penalty to the first node in same
5408                  * distance group to make it round-robin.
5409                  */
5410                 if (node_distance(local_node, node) !=
5411                     node_distance(local_node, prev_node))
5412                         node_load[node] = load;
5413
5414                 node_order[nr_nodes++] = node;
5415                 prev_node = node;
5416                 load--;
5417         }
5418
5419         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
5420         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5421 }
5422
5423 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5424 /*
5425  * Return node id of node used for "local" allocations.
5426  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5427  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5428  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5429  */
5430 int local_memory_node(int node)
5431 {
5432         struct zoneref *z;
5433
5434         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5435                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5436                                    NULL);
5437         return zone_to_nid(z->zone);
5438 }
5439 #endif
5440
5441 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5442 static void setup_min_slab_ratio(void);
5443 #else   /* CONFIG_NUMA */
5444
5445 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5446 {
5447         int node, local_node;
5448         struct zoneref *zonerefs;
5449         int nr_zones;
5450
5451         local_node = pgdat->node_id;
5452
5453         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
5454         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
5455         zonerefs += nr_zones;
5456
5457         /*
5458          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5459          * of all the other nodes.
5460          * We don't want to pressure a particular node, so when
5461          * building the zones for node N, we make sure that the
5462          * zones coming right after the local ones are those from
5463          * node N+1 (modulo N)
5464          */
5465         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5466                 if (!node_online(node))
5467                         continue;
5468                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5469                 zonerefs += nr_zones;
5470         }
5471         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5472                 if (!node_online(node))
5473                         continue;
5474                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
5475                 zonerefs += nr_zones;
5476         }
5477
5478         zonerefs->zone = NULL;
5479         zonerefs->zone_idx = 0;
5480 }
5481
5482 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5483
5484 /*
5485  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5486  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5487  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5488  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5489  * with interrupts disabled.
5490  *
5491  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5492  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5493  * hotplugged processors.
5494  *
5495  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5496  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5497  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5498  */
5499 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5500 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5501 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
5502
5503 static void __build_all_zonelists(void *data)
5504 {
5505         int nid;
5506         int __maybe_unused cpu;
5507         pg_data_t *self = data;
5508         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
5509
5510         spin_lock(&lock);
5511
5512 #ifdef CONFIG_NUMA
5513         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5514 #endif
5515
5516         /*
5517          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
5518          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
5519          */
5520         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5521                 build_zonelists(self);
5522         } else {
5523                 for_each_online_node(nid) {
5524                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5525
5526                         build_zonelists(pgdat);
5527                 }
5528
5529 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5530                 /*
5531                  * We now know the "local memory node" for each node--
5532                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5533                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5534                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5535                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5536                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5537                  */
5538                 for_each_online_cpu(cpu)
5539                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5540 #endif
5541         }
5542
5543         spin_unlock(&lock);
5544 }
5545
5546 static noinline void __init
5547 build_all_zonelists_init(void)
5548 {
5549         int cpu;
5550
5551         __build_all_zonelists(NULL);
5552
5553         /*
5554          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5555          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5556          * each zone will be allocated later when the per cpu
5557          * allocator is available.
5558          *
5559          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5560          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5561          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5562          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5563          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5564          * (a chicken-egg dilemma).
5565          */
5566         for_each_possible_cpu(cpu)
5567                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5568
5569         mminit_verify_zonelist();
5570         cpuset_init_current_mems_allowed();
5571 }
5572
5573 /*
5574  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5575  *
5576  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5577  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5578  */
5579 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5580 {
5581         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5582                 build_all_zonelists_init();
5583         } else {
5584                 __build_all_zonelists(pgdat);
5585                 /* cpuset refresh routine should be here */
5586         }
5587         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5588         /*
5589          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5590          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5591          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5592          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5593          * disabled and enable it later
5594          */
5595         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5596                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5597         else
5598                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5599
5600         pr_info("Built %i zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5601                 nr_online_nodes,
5602                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5603                 vm_total_pages);
5604 #ifdef CONFIG_NUMA
5605         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5606 #endif
5607 }
5608
5609 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
5610 static bool __meminit
5611 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
5612 {
5613 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5614         static struct memblock_region *r;
5615
5616         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5617                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5618                         for_each_memblock(memory, r) {
5619                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
5620                                         break;
5621                         }
5622                 }
5623                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5624                     memblock_is_mirror(r)) {
5625                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5626                         return true;
5627                 }
5628         }
5629 #endif
5630         return false;
5631 }
5632
5633 /*
5634  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5635  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
5636  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5637  */
5638 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5639                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context,
5640                 struct vmem_altmap *altmap)
5641 {
5642         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5643         struct page *page;
5644
5645         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5646                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5647
5648 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5649         /*
5650          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5651          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
5652          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
5653          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
5654          * the hotplug lock.
5655          */
5656         if (zone == ZONE_DEVICE) {
5657                 if (!altmap)
5658                         return;
5659
5660                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
5661                         start_pfn += altmap->reserve;
5662                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5663         }
5664 #endif
5665
5666         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5667                 /*
5668                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5669                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5670                  */
5671                 if (context == MEMMAP_EARLY) {
5672                         if (!early_pfn_valid(pfn))
5673                                 continue;
5674                         if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5675                                 continue;
5676                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
5677                                 continue;
5678                         if (defer_init(nid, pfn, end_pfn))
5679                                 break;
5680                 }
5681
5682                 page = pfn_to_page(pfn);
5683                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5684                 if (context == MEMMAP_HOTPLUG)
5685                         __SetPageReserved(page);
5686
5687                 /*
5688                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5689                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5690                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5691                  * the address space during boot when many long-lived
5692                  * kernel allocations are made.
5693                  *
5694                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5695                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5696                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5697                  * pfn out of zone.
5698                  */
5699                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5700                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5701                         cond_resched();
5702                 }
5703         }
5704 }
5705
5706 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
5707 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
5708                                    unsigned long start_pfn,
5709                                    unsigned long size,
5710                                    struct dev_pagemap *pgmap)
5711 {
5712         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
5713         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5714         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
5715         unsigned long start = jiffies;
5716         int nid = pgdat->node_id;
5717
5718         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || !is_dev_zone(zone)))
5719                 return;
5720
5721         /*
5722          * The call to memmap_init_zone should have already taken care
5723          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
5724          * the end of that region and start processing the device pages.
5725          */
5726         if (pgmap->altmap_valid) {
5727                 struct vmem_altmap *altmap = &pgmap->altmap;
5728
5729                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
5730                 size = end_pfn - start_pfn;
5731         }
5732
5733         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5734                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5735
5736                 __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
5737
5738                 /*
5739                  * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
5740                  * phase for it to be fully associated with a zone.
5741                  *
5742                  * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
5743                  * the flag as we are still initializing the pages.
5744                  */
5745                 __SetPageReserved(page);
5746
5747                 /*
5748                  * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back
5749                  * pointer and hmm_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE
5750                  * page is ever freed or placed on a driver-private list.
5751                  */
5752                 page->pgmap = pgmap;
5753                 page->hmm_data = 0;
5754
5755                 /*
5756                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5757                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5758                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5759                  * the address space during boot when many long-lived
5760                  * kernel allocations are made.
5761                  *
5762                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5763                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5764                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5765                  * pfn out of zone.
5766                  *
5767                  * Please note that MEMMAP_HOTPLUG path doesn't clear memmap
5768                  * because this is done early in sparse_add_one_section
5769                  */
5770                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5771                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5772                         cond_resched();
5773                 }
5774         }
5775
5776         pr_info("%s initialised, %lu pages in %ums\n", dev_name(pgmap->dev),
5777                 size, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
5778 }
5779
5780 #endif
5781 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5782 {
5783         unsigned int order, t;
5784         for_each_migratetype_order(order, t) {
5785                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5786                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5787         }
5788 }
5789
5790 void __meminit __weak memmap_init(unsigned long size, int nid,
5791                                   unsigned long zone, unsigned long start_pfn)
5792 {
5793         memmap_init_zone(size, nid, zone, start_pfn, MEMMAP_EARLY, NULL);
5794 }
5795
5796 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5797 {
5798 #ifdef CONFIG_MMU
5799         int batch;
5800
5801         /*
5802          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5803          * size of the zone.
5804          */
5805         batch = zone_managed_pages(zone) / 1024;
5806         /* But no more than a meg. */
5807         if (batch * PAGE_SIZE > 1024 * 1024)
5808                 batch = (1024 * 1024) / PAGE_SIZE;
5809         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5810         if (batch < 1)
5811                 batch = 1;
5812
5813         /*
5814          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5815          * of 2 value was found to be more likely to have
5816          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5817          *
5818          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5819          * batches of pages, one task can end up with a lot
5820          * of pages of one half of the possible page colors
5821          * and the other with pages of the other colors.
5822          */
5823         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5824
5825         return batch;
5826
5827 #else
5828         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5829          * conditions.
5830          *
5831          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5832          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5833          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5834          *
5835          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5836          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5837          * can be a significant delay between the individual batches being
5838          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5839          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5840          */
5841         return 0;
5842 #endif
5843 }
5844
5845 /*
5846  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5847  * ->batch must never be higher then ->high.
5848  * The following function updates them in a safe manner without read side
5849  * locking.
5850  *
5851  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5852  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5853  *
5854  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5855  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5856  * exist).
5857  */
5858 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5859                 unsigned long batch)
5860 {
5861        /* start with a fail safe value for batch */
5862         pcp->batch = 1;
5863         smp_wmb();
5864
5865        /* Update high, then batch, in order */
5866         pcp->high = high;
5867         smp_wmb();
5868
5869         pcp->batch = batch;
5870 }
5871
5872 /* a companion to pageset_set_high() */
5873 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5874 {
5875         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5876 }
5877
5878 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5879 {
5880         struct per_cpu_pages *pcp;
5881         int migratetype;
5882
5883         memset(p, 0, sizeof(*p));
5884
5885         pcp = &p->pcp;
5886         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5887                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5888 }
5889
5890 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5891 {
5892         pageset_init(p);
5893         pageset_set_batch(p, batch);
5894 }
5895
5896 /*
5897  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5898  * to the value high for the pageset p.
5899  */
5900 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5901                                 unsigned long high)
5902 {
5903         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5904         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5905                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5906
5907         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5908 }
5909
5910 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5911                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5912 {
5913         if (percpu_pagelist_fraction)
5914                 pageset_set_high(pcp,
5915                         (zone_managed_pages(zone) /
5916                                 percpu_pagelist_fraction));
5917         else
5918                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5919 }
5920
5921 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5922 {
5923         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5924
5925         pageset_init(pcp);
5926         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5927 }
5928
5929 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5930 {
5931         int cpu;
5932         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5933         for_each_possible_cpu(cpu)
5934                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5935 }
5936
5937 /*
5938  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5939  * Before this call only boot pagesets were available.
5940  */
5941 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5942 {
5943         struct pglist_data *pgdat;
5944         struct zone *zone;
5945
5946         for_each_populated_zone(zone)
5947                 setup_zone_pageset(zone);
5948
5949         for_each_online_pgdat(pgdat)
5950                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5951                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5952 }
5953
5954 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5955 {
5956         /*
5957          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5958          * relies on the ability of the linker to provide the
5959          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5960          */
5961         zone->pageset = &boot_pageset;
5962
5963         if (populated_zone(zone))
5964                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5965                         zone->name, zone->present_pages,
5966                                          zone_batchsize(zone));
5967 }
5968
5969 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5970                                         unsigned long zone_start_pfn,
5971                                         unsigned long size)
5972 {
5973         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5974         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
5975
5976         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
5977                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
5978
5979         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5980
5981         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5982                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5983                         pgdat->node_id,
5984                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5985                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5986
5987         zone_init_free_lists(zone);
5988         zone->initialized = 1;
5989 }
5990
5991 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5992 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5993
5994 /*
5995  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5996  */
5997 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5998                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5999 {
6000         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6001         int nid;
6002
6003         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
6004                 return state->last_nid;
6005
6006         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
6007         if (nid != -1) {
6008                 state->last_start = start_pfn;
6009                 state->last_end = end_pfn;
6010                 state->last_nid = nid;
6011         }
6012
6013         return nid;
6014 }
6015 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
6016
6017 /**
6018  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
6019  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
6020  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
6021  *
6022  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
6023  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
6024  * memblock_free_early_nid() manually.
6025  */
6026 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
6027 {
6028         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6029         int i, this_nid;
6030
6031         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
6032                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
6033                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
6034
6035                 if (start_pfn < end_pfn)
6036                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
6037                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
6038                                         this_nid);
6039         }
6040 }
6041
6042 /**
6043  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
6044  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
6045  *
6046  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
6047  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
6048  */
6049 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
6050 {
6051         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6052         int i, this_nid;
6053
6054         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
6055                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
6056 }
6057
6058 /**
6059  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
6060  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
6061  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
6062  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
6063  *
6064  * It returns the start and end page frame of a node based on information
6065  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
6066  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
6067  * PFNs will be 0.
6068  */
6069 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
6070                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
6071 {
6072         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
6073         int i;
6074
6075         *start_pfn = -1UL;
6076         *end_pfn = 0;
6077
6078         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
6079                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
6080                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
6081         }
6082
6083         if (*start_pfn == -1UL)
6084                 *start_pfn = 0;
6085 }
6086
6087 /*
6088  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
6089  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
6090  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
6091  */
6092 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
6093 {
6094         int zone_index;
6095         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
6096                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
6097                         continue;
6098
6099                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
6100                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
6101                         break;
6102         }
6103
6104         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
6105         movable_zone = zone_index;
6106 }
6107
6108 /*
6109  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
6110  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
6111  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
6112  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
6113  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
6114  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
6115  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
6116  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
6117  */
6118 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
6119                                         unsigned long zone_type,
6120                                         unsigned long node_start_pfn,
6121                                         unsigned long node_end_pfn,
6122                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6123                                         unsigned long *zone_end_pfn)
6124 {
6125         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
6126         if (zone_movable_pfn[nid]) {
6127                 /* Size ZONE_MOVABLE */
6128                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
6129                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6130                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
6131                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
6132
6133                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
6134                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
6135                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
6136                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
6137                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
6138
6139                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
6140                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
6141                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
6142         }
6143 }
6144
6145 /*
6146  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
6147  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
6148  */
6149 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6150                                         unsigned long zone_type,
6151                                         unsigned long node_start_pfn,
6152                                         unsigned long node_end_pfn,
6153                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6154                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6155                                         unsigned long *ignored)
6156 {
6157         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6158         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6159                 return 0;
6160
6161         /* Get the start and end of the zone */
6162         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6163         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6164         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6165                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
6166                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6167
6168         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
6169         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
6170                 return 0;
6171
6172         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
6173         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
6174         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
6175
6176         /* Return the spanned pages */
6177         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
6178 }
6179
6180 /*
6181  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
6182  * then all holes in the requested range will be accounted for.
6183  */
6184 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
6185                                 unsigned long range_start_pfn,
6186                                 unsigned long range_end_pfn)
6187 {
6188         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
6189         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6190         int i;
6191
6192         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6193                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6194                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
6195                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
6196         }
6197         return nr_absent;
6198 }
6199
6200 /**
6201  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
6202  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
6203  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
6204  *
6205  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
6206  */
6207 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
6208                                                         unsigned long end_pfn)
6209 {
6210         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
6211 }
6212
6213 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
6214 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6215                                         unsigned long zone_type,
6216                                         unsigned long node_start_pfn,
6217                                         unsigned long node_end_pfn,
6218                                         unsigned long *ignored)
6219 {
6220         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
6221         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
6222         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6223         unsigned long nr_absent;
6224
6225         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
6226         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
6227                 return 0;
6228
6229         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
6230         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
6231
6232         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
6233                         node_start_pfn, node_end_pfn,
6234                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
6235         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6236
6237         /*
6238          * ZONE_MOVABLE handling.
6239          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
6240          * and vice versa.
6241          */
6242         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
6243                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6244                 struct memblock_region *r;
6245
6246                 for_each_memblock(memory, r) {
6247                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
6248                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6249                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
6250                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6251
6252                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
6253                             memblock_is_mirror(r))
6254                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6255
6256                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
6257                             !memblock_is_mirror(r))
6258                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
6259                 }
6260         }
6261
6262         return nr_absent;
6263 }
6264
6265 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6266 static inline unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
6267                                         unsigned long zone_type,
6268                                         unsigned long node_start_pfn,
6269                                         unsigned long node_end_pfn,
6270                                         unsigned long *zone_start_pfn,
6271                                         unsigned long *zone_end_pfn,
6272                                         unsigned long *zones_size)
6273 {
6274         unsigned int zone;
6275
6276         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
6277         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
6278                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
6279
6280         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
6281
6282         return zones_size[zone_type];
6283 }
6284
6285 static inline unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
6286                                                 unsigned long zone_type,
6287                                                 unsigned long node_start_pfn,
6288                                                 unsigned long node_end_pfn,
6289                                                 unsigned long *zholes_size)
6290 {
6291         if (!zholes_size)
6292                 return 0;
6293
6294         return zholes_size[zone_type];
6295 }
6296
6297 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6298
6299 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
6300                                                 unsigned long node_start_pfn,
6301                                                 unsigned long node_end_pfn,
6302                                                 unsigned long *zones_size,
6303                                                 unsigned long *zholes_size)
6304 {
6305         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
6306         enum zone_type i;
6307
6308         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6309                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6310                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
6311                 unsigned long size, real_size;
6312
6313                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6314                                                   node_start_pfn,
6315                                                   node_end_pfn,
6316                                                   &zone_start_pfn,
6317                                                   &zone_end_pfn,
6318                                                   zones_size);
6319                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
6320                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
6321                                                   zholes_size);
6322                 if (size)
6323                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
6324                 else
6325                         zone->zone_start_pfn = 0;
6326                 zone->spanned_pages = size;
6327                 zone->present_pages = real_size;
6328
6329                 totalpages += size;
6330                 realtotalpages += real_size;
6331         }
6332
6333         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
6334         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
6335         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
6336                                                         realtotalpages);
6337 }
6338
6339 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
6340 /*
6341  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
6342  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
6343  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
6344  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
6345  * bytes.
6346  */
6347 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
6348 {
6349         unsigned long usemapsize;
6350
6351         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
6352         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
6353         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
6354         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
6355         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
6356
6357         return usemapsize / 8;
6358 }
6359
6360 static void __ref setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
6361                                 struct zone *zone,
6362                                 unsigned long zone_start_pfn,
6363                                 unsigned long zonesize)
6364 {
6365         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
6366         zone->pageblock_flags = NULL;
6367         if (usemapsize)
6368                 zone->pageblock_flags =
6369                         memblock_alloc_node_nopanic(usemapsize,
6370                                                          pgdat->node_id);
6371 }
6372 #else
6373 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
6374                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
6375 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6376
6377 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
6378
6379 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
6380 void __init set_pageblock_order(void)
6381 {
6382         unsigned int order;
6383
6384         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
6385         if (pageblock_order)
6386                 return;
6387
6388         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
6389                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
6390         else
6391                 order = MAX_ORDER - 1;
6392
6393         /*
6394          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
6395          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
6396          * powerpc.
6397          */
6398         pageblock_order = order;
6399 }
6400 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6401
6402 /*
6403  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
6404  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
6405  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
6406  * the kernel config
6407  */
6408 void __init set_pageblock_order(void)
6409 {
6410 }
6411
6412 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
6413
6414 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
6415                                                 unsigned long present_pages)
6416 {
6417         unsigned long pages = spanned_pages;
6418
6419         /*
6420          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
6421          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
6422          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
6423          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
6424          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
6425          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
6426          */
6427         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
6428             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
6429                 pages = present_pages;
6430
6431         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
6432 }
6433
6434 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6435 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
6436 {
6437         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6438         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6439         pgdat->split_queue_len = 0;
6440 }
6441 #else
6442 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
6443 #endif
6444
6445 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6446 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
6447 {
6448         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6449 }
6450 #else
6451 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
6452 #endif
6453
6454 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
6455 {
6456         pgdat_resize_init(pgdat);
6457
6458         pgdat_init_split_queue(pgdat);
6459         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
6460
6461         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6462         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6463
6464         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6465         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6466         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6467 }
6468
6469 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
6470                                                         unsigned long remaining_pages)
6471 {
6472         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
6473         zone_set_nid(zone, nid);
6474         zone->name = zone_names[idx];
6475         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
6476         spin_lock_init(&zone->lock);
6477         zone_seqlock_init(zone);
6478         zone_pcp_init(zone);
6479 }
6480
6481 /*
6482  * Set up the zone data structures
6483  * - init pgdat internals
6484  * - init all zones belonging to this node
6485  *
6486  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
6487  */
6488 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6489 void __ref free_area_init_core_hotplug(int nid)
6490 {
6491         enum zone_type z;
6492         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6493
6494         pgdat_init_internals(pgdat);
6495         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
6496                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
6497 }
6498 #endif
6499
6500 /*
6501  * Set up the zone data structures:
6502  *   - mark all pages reserved
6503  *   - mark all memory queues empty
6504  *   - clear the memory bitmaps
6505  *
6506  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6507  * NOTE: this function is only called during early init.
6508  */
6509 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6510 {
6511         enum zone_type j;
6512         int nid = pgdat->node_id;
6513
6514         pgdat_init_internals(pgdat);
6515         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
6516
6517         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6518                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6519                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
6520                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6521
6522                 size = zone->spanned_pages;
6523                 freesize = zone->present_pages;
6524
6525                 /*
6526                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6527                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6528                  * and per-cpu initialisations
6529                  */
6530                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
6531                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6532                         if (freesize >= memmap_pages) {
6533                                 freesize -= memmap_pages;
6534                                 if (memmap_pages)
6535                                         printk(KERN_DEBUG
6536                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6537                                                zone_names[j], memmap_pages);
6538                         } else
6539                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6540                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6541                 }
6542
6543                 /* Account for reserved pages */
6544                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6545                         freesize -= dma_reserve;
6546                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6547                                         zone_names[0], dma_reserve);
6548                 }
6549
6550                 if (!is_highmem_idx(j))
6551                         nr_kernel_pages += freesize;
6552                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6553                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6554                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6555                 nr_all_pages += freesize;
6556
6557                 /*
6558                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6559                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6560                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6561                  */
6562                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
6563
6564                 if (!size)
6565                         continue;
6566
6567                 set_pageblock_order();
6568                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6569                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6570                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6571         }
6572 }
6573
6574 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6575 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6576 {
6577         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6578         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6579
6580         /* Skip empty nodes */
6581         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6582                 return;
6583
6584         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6585         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6586         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6587         if (!pgdat->node_mem_map) {
6588                 unsigned long size, end;
6589                 struct page *map;
6590
6591                 /*
6592                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6593                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6594                  * for the buddy allocator to function correctly.
6595                  */
6596                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6597                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6598                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6599                 map = memblock_alloc_node_nopanic(size, pgdat->node_id);
6600                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6601         }
6602         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6603                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
6604                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6605 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6606         /*
6607          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6608          */
6609         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6610                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6611 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6612                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6613                         mem_map -= offset;
6614 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6615         }
6616 #endif
6617 }
6618 #else
6619 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
6620 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6621
6622 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
6623 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
6624 {
6625         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
6626 }
6627 #else
6628 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
6629 #endif
6630
6631 void __init free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6632                                    unsigned long node_start_pfn,
6633                                    unsigned long *zholes_size)
6634 {
6635         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6636         unsigned long start_pfn = 0;
6637         unsigned long end_pfn = 0;
6638
6639         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6640         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6641
6642         pgdat->node_id = nid;
6643         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6644         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6645 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6646         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6647         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6648                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6649                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6650 #else
6651         start_pfn = node_start_pfn;
6652 #endif
6653         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6654                                   zones_size, zholes_size);
6655
6656         alloc_node_mem_map(pgdat);
6657         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
6658
6659         free_area_init_core(pgdat);
6660 }
6661
6662 #if !defined(CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP)
6663 /*
6664  * Zero all valid struct pages in range [spfn, epfn), return number of struct
6665  * pages zeroed
6666  */
6667 static u64 zero_pfn_range(unsigned long spfn, unsigned long epfn)
6668 {
6669         unsigned long pfn;
6670         u64 pgcnt = 0;
6671
6672         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6673                 if (!pfn_valid(ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages))) {
6674                         pfn = ALIGN_DOWN(pfn, pageblock_nr_pages)
6675                                 + pageblock_nr_pages - 1;
6676                         continue;
6677                 }
6678                 mm_zero_struct_page(pfn_to_page(pfn));
6679                 pgcnt++;
6680         }
6681
6682         return pgcnt;
6683 }
6684
6685 /*
6686  * Only struct pages that are backed by physical memory are zeroed and
6687  * initialized by going through __init_single_page(). But, there are some
6688  * struct pages which are reserved in memblock allocator and their fields
6689  * may be accessed (for example page_to_pfn() on some configuration accesses
6690  * flags). We must explicitly zero those struct pages.
6691  *
6692  * This function also addresses a similar issue where struct pages are left
6693  * uninitialized because the physical address range is not covered by
6694  * memblock.memory or memblock.reserved. That could happen when memblock
6695  * layout is manually configured via memmap=.
6696  */
6697 void __init zero_resv_unavail(void)
6698 {
6699         phys_addr_t start, end;
6700         u64 i, pgcnt;
6701         phys_addr_t next = 0;
6702
6703         /*
6704          * Loop through unavailable ranges not covered by memblock.memory.
6705          */
6706         pgcnt = 0;
6707         for_each_mem_range(i, &memblock.memory, NULL,
6708                         NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end, NULL) {
6709                 if (next < start)
6710                         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), PFN_UP(start));
6711                 next = end;
6712         }
6713         pgcnt += zero_pfn_range(PFN_DOWN(next), max_pfn);
6714
6715         /*
6716          * Struct pages that do not have backing memory. This could be because
6717          * firmware is using some of this memory, or for some other reasons.
6718          */
6719         if (pgcnt)
6720                 pr_info("Zeroed struct page in unavailable ranges: %lld pages", pgcnt);
6721 }
6722 #endif /* !CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6723
6724 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6725
6726 #if MAX_NUMNODES > 1
6727 /*
6728  * Figure out the number of possible node ids.
6729  */
6730 void __init setup_nr_node_ids(void)
6731 {
6732         unsigned int highest;
6733
6734         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6735         nr_node_ids = highest + 1;
6736 }
6737 #endif
6738
6739 /**
6740  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6741  *
6742  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6743  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6744  * all the nodes.
6745  *
6746  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6747  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6748  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6749  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6750  *
6751  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6752  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6753  * populated node map.
6754  *
6755  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6756  * requirement (single node).
6757  */
6758 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6759 {
6760         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6761         unsigned long start, end, mask;
6762         int last_nid = -1;
6763         int i, nid;
6764
6765         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6766                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6767                         last_nid = nid;
6768                         last_end = end;
6769                         continue;
6770                 }
6771
6772                 /*
6773                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6774                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6775                  * too coarse to separate the current node from the last.
6776                  */
6777                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6778                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6779                         mask <<= 1;
6780
6781                 /* accumulate all internode masks */
6782                 accl_mask |= mask;
6783         }
6784
6785         /* convert mask to number of pages */
6786         return ~accl_mask + 1;
6787 }
6788
6789 /* Find the lowest pfn for a node */
6790 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6791 {
6792         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6793         unsigned long start_pfn;
6794         int i;
6795
6796         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6797                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6798
6799         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6800                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6801                 return 0;
6802         }
6803
6804         return min_pfn;
6805 }
6806
6807 /**
6808  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6809  *
6810  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6811  * memblock_set_node().
6812  */
6813 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6814 {
6815         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6816 }
6817
6818 /*
6819  * early_calculate_totalpages()
6820  * Sum pages in active regions for movable zone.
6821  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6822  */
6823 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6824 {
6825         unsigned long totalpages = 0;
6826         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6827         int i, nid;
6828
6829         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6830                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6831
6832                 totalpages += pages;
6833                 if (pages)
6834                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6835         }
6836         return totalpages;
6837 }
6838
6839 /*
6840  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6841  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6842  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6843  * others
6844  */
6845 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6846 {
6847         int i, nid;
6848         unsigned long usable_startpfn;
6849         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6850         /* save the state before borrow the nodemask */
6851         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6852         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6853         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6854         struct memblock_region *r;
6855
6856         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6857         find_usable_zone_for_movable();
6858
6859         /*
6860          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6861          * options.
6862          */
6863         if (movable_node_is_enabled()) {
6864                 for_each_memblock(memory, r) {
6865                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6866                                 continue;
6867
6868                         nid = r->nid;
6869
6870                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6871                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6872                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6873                                 usable_startpfn;
6874                 }
6875
6876                 goto out2;
6877         }
6878
6879         /*
6880          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6881          */
6882         if (mirrored_kernelcore) {
6883                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6884
6885                 for_each_memblock(memory, r) {
6886                         if (memblock_is_mirror(r))
6887                                 continue;
6888
6889                         nid = r->nid;
6890
6891                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6892
6893                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6894                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6895                                 continue;
6896                         }
6897
6898                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6899                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6900                                 usable_startpfn;
6901                 }
6902
6903                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6904                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6905
6906                 goto out2;
6907         }
6908
6909         /*
6910          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
6911          * amount of necessary memory.
6912          */
6913         if (required_kernelcore_percent)
6914                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
6915                                        10000UL;
6916         if (required_movablecore_percent)
6917                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
6918                                         10000UL;
6919
6920         /*
6921          * If movablecore= was specified, calculate what size of
6922          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6923          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6924          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6925          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6926          * what movablecore would have allowed.
6927          */
6928         if (required_movablecore) {
6929                 unsigned long corepages;
6930
6931                 /*
6932                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6933                  * was requested by the user
6934                  */
6935                 required_movablecore =
6936                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6937                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6938                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6939
6940                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6941         }
6942
6943         /*
6944          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6945          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6946          */
6947         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6948                 goto out;
6949
6950         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6951         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6952
6953 restart:
6954         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6955         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6956         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6957                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6958
6959                 /*
6960                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6961                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6962                  * amount of memory for the kernel
6963                  */
6964                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6965                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6966
6967                 /*
6968                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6969                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6970                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6971                  */
6972                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6973
6974                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6975                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6976                         unsigned long size_pages;
6977
6978                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6979                         if (start_pfn >= end_pfn)
6980                                 continue;
6981
6982                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6983                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6984                                 unsigned long kernel_pages;
6985                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6986                                                                 - start_pfn;
6987
6988                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6989                                                         kernelcore_remaining);
6990                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6991                                                         required_kernelcore);
6992
6993                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6994                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6995
6996                                         /*
6997                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6998                                          * that if we have to rebalance
6999                                          * kernelcore across nodes, we will
7000                                          * not double account here
7001                                          */
7002                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
7003                                         continue;
7004                                 }
7005                                 start_pfn = usable_startpfn;
7006                         }
7007
7008                         /*
7009                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
7010                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
7011                          * number of pages used as kernelcore
7012                          */
7013                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
7014                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
7015                                 size_pages = kernelcore_remaining;
7016                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
7017
7018                         /*
7019                          * Some kernelcore has been met, update counts and
7020                          * break if the kernelcore for this node has been
7021                          * satisfied
7022                          */
7023                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
7024                                                                 size_pages);
7025                         kernelcore_remaining -= size_pages;
7026                         if (!kernelcore_remaining)
7027                                 break;
7028                 }
7029         }
7030
7031         /*
7032          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
7033          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
7034          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
7035          * satisfied
7036          */
7037         usable_nodes--;
7038         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
7039                 goto restart;
7040
7041 out2:
7042         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
7043         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
7044                 zone_movable_pfn[nid] =
7045                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
7046
7047 out:
7048         /* restore the node_state */
7049         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
7050 }
7051
7052 /* Any regular or high memory on that node ? */
7053 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
7054 {
7055         enum zone_type zone_type;
7056
7057         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
7058                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
7059                 if (populated_zone(zone)) {
7060                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
7061                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
7062                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
7063                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
7064                         break;
7065                 }
7066         }
7067 }
7068
7069 /**
7070  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
7071  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
7072  *
7073  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
7074  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
7075  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
7076  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
7077  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
7078  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
7079  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
7080  * at arch_max_dma_pfn.
7081  */
7082 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
7083 {
7084         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7085         int i, nid;
7086
7087         /* Record where the zone boundaries are */
7088         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
7089                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
7090         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
7091                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
7092
7093         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
7094
7095         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7096                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7097                         continue;
7098
7099                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
7100                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
7101                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
7102
7103                 start_pfn = end_pfn;
7104         }
7105
7106         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7107         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
7108         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
7109
7110         /* Print out the zone ranges */
7111         pr_info("Zone ranges:\n");
7112         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7113                 if (i == ZONE_MOVABLE)
7114                         continue;
7115                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
7116                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
7117                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
7118                         pr_cont("empty\n");
7119                 else
7120                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
7121                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
7122                                         << PAGE_SHIFT,
7123                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
7124                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
7125         }
7126
7127         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
7128         pr_info("Movable zone start for each node\n");
7129         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
7130                 if (zone_movable_pfn[i])
7131                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
7132                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
7133         }
7134
7135         /* Print out the early node map */
7136         pr_info("Early memory node ranges\n");
7137         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
7138                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7139                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7140                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
7141
7142         /* Initialise every node */
7143         mminit_verify_pageflags_layout();
7144         setup_nr_node_ids();
7145         zero_resv_unavail();
7146         for_each_online_node(nid) {
7147                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7148                 free_area_init_node(nid, NULL,
7149                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
7150
7151                 /* Any memory on that node */
7152                 if (pgdat->node_present_pages)
7153                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7154                 check_for_memory(pgdat, nid);
7155         }
7156 }
7157
7158 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
7159                                      unsigned long *percent)
7160 {
7161         unsigned long long coremem;
7162         char *endptr;
7163
7164         if (!p)
7165                 return -EINVAL;
7166
7167         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
7168         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
7169         if (*endptr == '%') {
7170                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
7171                 WARN_ON(coremem > 100);
7172
7173                 *percent = coremem;
7174         } else {
7175                 coremem = memparse(p, &p);
7176                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
7177                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
7178
7179                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
7180                 *percent = 0UL;
7181         }
7182         return 0;
7183 }
7184
7185 /*
7186  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7187  * cannot be reclaimed or migrated.
7188  */
7189 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
7190 {
7191         /* parse kernelcore=mirror */
7192         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
7193                 mirrored_kernelcore = true;
7194                 return 0;
7195         }
7196
7197         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
7198                                   &required_kernelcore_percent);
7199 }
7200
7201 /*
7202  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
7203  * can be reclaimed or migrated.
7204  */
7205 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
7206 {
7207         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
7208                                   &required_movablecore_percent);
7209 }
7210
7211 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
7212 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
7213
7214 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
7215
7216 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
7217 {
7218         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
7219         totalram_pages_add(count);
7220 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
7221         if (PageHighMem(page))
7222                 totalhigh_pages_add(count);
7223 #endif
7224 }
7225 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
7226
7227 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
7228 {
7229         void *pos;
7230         unsigned long pages = 0;
7231
7232         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
7233         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
7234         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
7235                 struct page *page = virt_to_page(pos);
7236                 void *direct_map_addr;
7237
7238                 /*
7239                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
7240                  * because some architectures' virt_to_page()
7241                  * work with aliases.  Getting the direct map
7242                  * address ensures that we get a _writeable_
7243                  * alias for the memset().
7244                  */
7245                 direct_map_addr = page_address(page);
7246                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
7247                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
7248
7249                 free_reserved_page(page);
7250         }
7251
7252         if (pages && s)
7253                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
7254                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
7255
7256         return pages;
7257 }
7258 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
7259
7260 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7261 void free_highmem_page(struct page *page)
7262 {
7263         __free_reserved_page(page);
7264         totalram_pages_inc();
7265         atomic_long_inc(&page_zone(page)->managed_pages);
7266         totalhigh_pages_inc();
7267 }
7268 #endif
7269
7270
7271 void __init mem_init_print_info(const char *str)
7272 {
7273         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
7274         unsigned long init_code_size, init_data_size;
7275
7276         physpages = get_num_physpages();
7277         codesize = _etext - _stext;
7278         datasize = _edata - _sdata;
7279         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
7280         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
7281         init_data_size = __init_end - __init_begin;
7282         init_code_size = _einittext - _sinittext;
7283
7284         /*
7285          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
7286          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
7287          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
7288          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
7289          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
7290          */
7291 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
7292         do { \
7293                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
7294                         size -= adj; \
7295         } while (0)
7296
7297         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
7298                      _sinittext, init_code_size);
7299         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
7300         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
7301         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
7302         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
7303
7304 #undef  adj_init_size
7305
7306         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
7307 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7308                 ", %luK highmem"
7309 #endif
7310                 "%s%s)\n",
7311                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7312                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
7313                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
7314                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
7315                 (physpages - totalram_pages() - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
7316                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
7317 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
7318                 totalhigh_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
7319 #endif
7320                 str ? ", " : "", str ? str : "");
7321 }
7322
7323 /**
7324  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
7325  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
7326  *
7327  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
7328  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
7329  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
7330  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
7331  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
7332  * smaller per-cpu batchsize.
7333  */
7334 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
7335 {
7336         dma_reserve = new_dma_reserve;
7337 }
7338
7339 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
7340 {
7341         zero_resv_unavail();
7342         free_area_init_node(0, zones_size,
7343                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
7344 }
7345
7346 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
7347 {
7348
7349         lru_add_drain_cpu(cpu);
7350         drain_pages(cpu);
7351
7352         /*
7353          * Spill the event counters of the dead processor
7354          * into the current processors event counters.
7355          * This artificially elevates the count of the current
7356          * processor.
7357          */
7358         vm_events_fold_cpu(cpu);
7359
7360         /*
7361          * Zero the differential counters of the dead processor
7362          * so that the vm statistics are consistent.
7363          *
7364          * This is only okay since the processor is dead and cannot
7365          * race with what we are doing.
7366          */
7367         cpu_vm_stats_fold(cpu);
7368         return 0;
7369 }
7370
7371 void __init page_alloc_init(void)
7372 {
7373         int ret;
7374
7375         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
7376                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
7377                                         page_alloc_cpu_dead);
7378         WARN_ON(ret < 0);
7379 }
7380
7381 /*
7382  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
7383  *      or min_free_kbytes changes.
7384  */
7385 static void calculate_totalreserve_pages(void)
7386 {
7387         struct pglist_data *pgdat;
7388         unsigned long reserve_pages = 0;
7389         enum zone_type i, j;
7390
7391         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7392
7393                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
7394
7395                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7396                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7397                         long max = 0;
7398                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7399
7400                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
7401                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7402                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
7403                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
7404                         }
7405
7406                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
7407                         max += high_wmark_pages(zone);
7408
7409                         if (max > managed_pages)
7410                                 max = managed_pages;
7411
7412                         pgdat->totalreserve_pages += max;
7413
7414                         reserve_pages += max;
7415                 }
7416         }
7417         totalreserve_pages = reserve_pages;
7418 }
7419
7420 /*
7421  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
7422  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
7423  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
7424  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
7425  */
7426 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
7427 {
7428         struct pglist_data *pgdat;
7429         enum zone_type j, idx;
7430
7431         for_each_online_pgdat(pgdat) {
7432                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7433                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7434                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
7435
7436                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7437
7438                         idx = j;
7439                         while (idx) {
7440                                 struct zone *lower_zone;
7441
7442                                 idx--;
7443                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
7444
7445                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1) {
7446                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 0;
7447                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] = 0;
7448                                 } else {
7449                                         lower_zone->lowmem_reserve[j] =
7450                                                 managed_pages / sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
7451                                 }
7452                                 managed_pages += zone_managed_pages(lower_zone);
7453                         }
7454                 }
7455         }
7456
7457         /* update totalreserve_pages */
7458         calculate_totalreserve_pages();
7459 }
7460
7461 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
7462 {
7463         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
7464         unsigned long lowmem_pages = 0;
7465         struct zone *zone;
7466         unsigned long flags;
7467
7468         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
7469         for_each_zone(zone) {
7470                 if (!is_highmem(zone))
7471                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
7472         }
7473
7474         for_each_zone(zone) {
7475                 u64 tmp;
7476
7477                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7478                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
7479                 do_div(tmp, lowmem_pages);
7480                 if (is_highmem(zone)) {
7481                         /*
7482                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
7483                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
7484                          * value here.
7485                          *
7486                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
7487                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
7488                          * not be capped for highmem.
7489                          */
7490                         unsigned long min_pages;
7491
7492                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
7493                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
7494                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
7495                 } else {
7496                         /*
7497                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
7498                          * proportionate to the zone's size.
7499                          */
7500                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
7501                 }
7502
7503                 /*
7504                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
7505                  * scale factor in proportion to available memory, but
7506                  * ensure a minimum size on small systems.
7507                  */
7508                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
7509                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
7510                                       watermark_scale_factor, 10000));
7511
7512                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
7513                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
7514                 zone->watermark_boost = 0;
7515
7516                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7517         }
7518
7519         /* update totalreserve_pages */
7520         calculate_totalreserve_pages();
7521 }
7522
7523 /**
7524  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
7525  * or when memory is hot-{added|removed}
7526  *
7527  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
7528  * correctly with respect to min_free_kbytes.
7529  */
7530 void setup_per_zone_wmarks(void)
7531 {
7532         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
7533
7534         spin_lock(&lock);
7535         __setup_per_zone_wmarks();
7536         spin_unlock(&lock);
7537 }
7538
7539 /*
7540  * Initialise min_free_kbytes.
7541  *
7542  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
7543  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
7544  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
7545  *
7546  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
7547  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
7548  *
7549  * which yields
7550  *
7551  * 16MB:        512k
7552  * 32MB:        724k
7553  * 64MB:        1024k
7554  * 128MB:       1448k
7555  * 256MB:       2048k
7556  * 512MB:       2896k
7557  * 1024MB:      4096k
7558  * 2048MB:      5792k
7559  * 4096MB:      8192k
7560  * 8192MB:      11584k
7561  * 16384MB:     16384k
7562  */
7563 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
7564 {
7565         unsigned long lowmem_kbytes;
7566         int new_min_free_kbytes;
7567
7568         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
7569         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
7570
7571         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
7572                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
7573                 if (min_free_kbytes < 128)
7574                         min_free_kbytes = 128;
7575                 if (min_free_kbytes > 65536)
7576                         min_free_kbytes = 65536;
7577         } else {
7578                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
7579                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
7580         }
7581         setup_per_zone_wmarks();
7582         refresh_zone_stat_thresholds();
7583         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7584
7585 #ifdef CONFIG_NUMA
7586         setup_min_unmapped_ratio();
7587         setup_min_slab_ratio();
7588 #endif
7589
7590         return 0;
7591 }
7592 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7593
7594 /*
7595  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7596  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7597  *      changes.
7598  */
7599 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7600         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7601 {
7602         int rc;
7603
7604         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7605         if (rc)
7606                 return rc;
7607
7608         if (write) {
7609                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7610                 setup_per_zone_wmarks();
7611         }
7612         return 0;
7613 }
7614
7615 int watermark_boost_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7616         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7617 {
7618         int rc;
7619
7620         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7621         if (rc)
7622                 return rc;
7623
7624         return 0;
7625 }
7626
7627 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7628         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7629 {
7630         int rc;
7631
7632         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7633         if (rc)
7634                 return rc;
7635
7636         if (write)
7637                 setup_per_zone_wmarks();
7638
7639         return 0;
7640 }
7641
7642 #ifdef CONFIG_NUMA
7643 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7644 {
7645         pg_data_t *pgdat;
7646         struct zone *zone;
7647
7648         for_each_online_pgdat(pgdat)
7649                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7650
7651         for_each_zone(zone)
7652                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7653                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7654 }
7655
7656
7657 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7658         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7659 {
7660         int rc;
7661
7662         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7663         if (rc)
7664                 return rc;
7665
7666         setup_min_unmapped_ratio();
7667
7668         return 0;
7669 }
7670
7671 static void setup_min_slab_ratio(void)
7672 {
7673         pg_data_t *pgdat;
7674         struct zone *zone;
7675
7676         for_each_online_pgdat(pgdat)
7677                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7678
7679         for_each_zone(zone)
7680                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
7681                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7682 }
7683
7684 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7685         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7686 {
7687         int rc;
7688
7689         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7690         if (rc)
7691                 return rc;
7692
7693         setup_min_slab_ratio();
7694
7695         return 0;
7696 }
7697 #endif
7698
7699 /*
7700  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7701  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7702  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7703  *
7704  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7705  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7706  * if in function of the boot time zone sizes.
7707  */
7708 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7709         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7710 {
7711         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7712         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7713         return 0;
7714 }
7715
7716 /*
7717  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7718  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7719  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7720  */
7721 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7722         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7723 {
7724         struct zone *zone;
7725         int old_percpu_pagelist_fraction;
7726         int ret;
7727
7728         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7729         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7730
7731         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7732         if (!write || ret < 0)
7733                 goto out;
7734
7735         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7736         if (percpu_pagelist_fraction &&
7737             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7738                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7739                 ret = -EINVAL;
7740                 goto out;
7741         }
7742
7743         /* No change? */
7744         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7745                 goto out;
7746
7747         for_each_populated_zone(zone) {
7748                 unsigned int cpu;
7749
7750                 for_each_possible_cpu(cpu)
7751                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7752                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7753         }
7754 out:
7755         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7756         return ret;
7757 }
7758
7759 #ifdef CONFIG_NUMA
7760 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7761
7762 static int __init set_hashdist(char *str)
7763 {
7764         if (!str)
7765                 return 0;
7766         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7767         return 1;
7768 }
7769 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7770 #endif
7771
7772 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7773 /*
7774  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7775  * is not known to alloc_large_system_hash().
7776  */
7777 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7778 {
7779         return 0;
7780 }
7781 #endif
7782
7783 /*
7784  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7785  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7786  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7787  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7788  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7789  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7790  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7791  */
7792 #if __BITS_PER_LONG > 32
7793 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7794 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7795 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7796 #endif
7797
7798 /*
7799  * allocate a large system hash table from bootmem
7800  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7801  *   quantity of entries
7802  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7803  */
7804 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7805                                      unsigned long bucketsize,
7806                                      unsigned long numentries,
7807                                      int scale,
7808                                      int flags,
7809                                      unsigned int *_hash_shift,
7810                                      unsigned int *_hash_mask,
7811                                      unsigned long low_limit,
7812                                      unsigned long high_limit)
7813 {
7814         unsigned long long max = high_limit;
7815         unsigned long log2qty, size;
7816         void *table = NULL;
7817         gfp_t gfp_flags;
7818
7819         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7820         if (!numentries) {
7821                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7822                 numentries = nr_kernel_pages;
7823                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7824
7825                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7826                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7827                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7828
7829 #if __BITS_PER_LONG > 32
7830                 if (!high_limit) {
7831                         unsigned long adapt;
7832
7833                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7834                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7835                                 scale++;
7836                 }
7837 #endif
7838
7839                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7840                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7841                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7842                 else
7843                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7844
7845                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7846                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7847                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7848                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7849                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7850                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7851                                 BUG_ON(!numentries);
7852                         }
7853                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7854                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7855         }
7856         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7857
7858         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7859         if (max == 0) {
7860                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7861                 do_div(max, bucketsize);
7862         }
7863         max = min(max, 0x80000000ULL);
7864
7865         if (numentries < low_limit)
7866                 numentries = low_limit;
7867         if (numentries > max)
7868                 numentries = max;
7869
7870         log2qty = ilog2(numentries);
7871
7872         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7873         do {
7874                 size = bucketsize << log2qty;
7875                 if (flags & HASH_EARLY) {
7876                         if (flags & HASH_ZERO)
7877                                 table = memblock_alloc_nopanic(size,
7878                                                                SMP_CACHE_BYTES);
7879                         else
7880                                 table = memblock_alloc_raw(size,
7881                                                            SMP_CACHE_BYTES);
7882                 } else if (hashdist) {
7883                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7884                 } else {
7885                         /*
7886                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7887                          * some pages at the end of hash table which
7888                          * alloc_pages_exact() automatically does
7889                          */
7890                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7891                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7892                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7893                         }
7894                 }
7895         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7896
7897         if (!table)
7898                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7899
7900         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7901                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7902
7903         if (_hash_shift)
7904                 *_hash_shift = log2qty;
7905         if (_hash_mask)
7906                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7907
7908         return table;
7909 }
7910
7911 /*
7912  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7913  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7914  *
7915  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7916  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7917  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7918  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7919  */
7920 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7921                          int migratetype, int flags)
7922 {
7923         unsigned long pfn, iter, found;
7924
7925         /*
7926          * TODO we could make this much more efficient by not checking every
7927          * page in the range if we know all of them are in MOVABLE_ZONE and
7928          * that the movable zone guarantees that pages are migratable but
7929          * the later is not the case right now unfortunatelly. E.g. movablecore
7930          * can still lead to having bootmem allocations in zone_movable.
7931          */
7932
7933         /*
7934          * CMA allocations (alloc_contig_range) really need to mark isolate
7935          * CMA pageblocks even when they are not movable in fact so consider
7936          * them movable here.
7937          */
7938         if (is_migrate_cma(migratetype) &&
7939                         is_migrate_cma(get_pageblock_migratetype(page)))
7940                 return false;
7941
7942         pfn = page_to_pfn(page);
7943         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7944                 unsigned long check = pfn + iter;
7945
7946                 if (!pfn_valid_within(check))
7947                         continue;
7948
7949                 page = pfn_to_page(check);
7950
7951                 if (PageReserved(page))
7952                         goto unmovable;
7953
7954                 /*
7955                  * If the zone is movable and we have ruled out all reserved
7956                  * pages then it should be reasonably safe to assume the rest
7957                  * is movable.
7958                  */
7959                 if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7960                         continue;
7961
7962                 /*
7963                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7964                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7965                  * handle each tail page individually in migration.
7966                  */
7967                 if (PageHuge(page)) {
7968                         struct page *head = compound_head(page);
7969                         unsigned int skip_pages;
7970
7971                         if (!hugepage_migration_supported(page_hstate(head)))
7972                                 goto unmovable;
7973
7974                         skip_pages = (1 << compound_order(head)) - (page - head);
7975                         iter += skip_pages - 1;
7976                         continue;
7977                 }
7978
7979                 /*
7980                  * We can't use page_count without pin a page
7981                  * because another CPU can free compound page.
7982                  * This check already skips compound tails of THP
7983                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7984                  */
7985                 if (!page_ref_count(page)) {
7986                         if (PageBuddy(page))
7987                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7988                         continue;
7989                 }
7990
7991                 /*
7992                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7993                  * page_count() is not 0.
7994                  */
7995                 if ((flags & SKIP_HWPOISON) && PageHWPoison(page))
7996                         continue;
7997
7998                 if (__PageMovable(page))
7999                         continue;
8000
8001                 if (!PageLRU(page))
8002                         found++;
8003                 /*
8004                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
8005                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
8006                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
8007                  */
8008                 /*
8009                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
8010                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
8011                  *
8012                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
8013                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
8014                  * page at boot.
8015                  */
8016                 if (found > count)
8017                         goto unmovable;
8018         }
8019         return false;
8020 unmovable:
8021         WARN_ON_ONCE(zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE);
8022         if (flags & REPORT_FAILURE)
8023                 dump_page(pfn_to_page(pfn+iter), "unmovable page");
8024         return true;
8025 }
8026
8027 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
8028
8029 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
8030 {
8031         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8032                              pageblock_nr_pages) - 1);
8033 }
8034
8035 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
8036 {
8037         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
8038                                 pageblock_nr_pages));
8039 }
8040
8041 /* [start, end) must belong to a single zone. */
8042 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
8043                                         unsigned long start, unsigned long end)
8044 {
8045         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
8046         unsigned long nr_reclaimed;
8047         unsigned long pfn = start;
8048         unsigned int tries = 0;
8049         int ret = 0;
8050
8051         migrate_prep();
8052
8053         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
8054                 if (fatal_signal_pending(current)) {
8055                         ret = -EINTR;
8056                         break;
8057                 }
8058
8059                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
8060                         cc->nr_migratepages = 0;
8061                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
8062                         if (!pfn) {
8063                                 ret = -EINTR;
8064                                 break;
8065                         }
8066                         tries = 0;
8067                 } else if (++tries == 5) {
8068                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
8069                         break;
8070                 }
8071
8072                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
8073                                                         &cc->migratepages);
8074                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
8075
8076                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
8077                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE);
8078         }
8079         if (ret < 0) {
8080                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
8081                 return ret;
8082         }
8083         return 0;
8084 }
8085
8086 /**
8087  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
8088  * @start:      start PFN to allocate
8089  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
8090  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
8091  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
8092  *                      in range must have the same migratetype and it must
8093  *                      be either of the two.
8094  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
8095  *
8096  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
8097  * aligned.  The PFN range must belong to a single zone.
8098  *
8099  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
8100  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
8101  * be modified by others.
8102  *
8103  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
8104  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
8105  * need to be freed with free_contig_range().
8106  */
8107 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
8108                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
8109 {
8110         unsigned long outer_start, outer_end;
8111         unsigned int order;
8112         int ret = 0;
8113
8114         struct compact_control cc = {
8115                 .nr_migratepages = 0,
8116                 .order = -1,
8117                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
8118                 .mode = MIGRATE_SYNC,
8119                 .ignore_skip_hint = true,
8120                 .no_set_skip_hint = true,
8121                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
8122         };
8123         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
8124
8125         /*
8126          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
8127          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
8128          * have different sizes, and due to the way page allocator
8129          * work, we align the range to biggest of the two pages so
8130          * that page allocator won't try to merge buddies from
8131          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
8132          * other migration type.
8133          *
8134          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
8135          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
8136          * we are interested in).  This will put all the pages in
8137          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
8138          *
8139          * When this is done, we take the pages in range from page
8140          * allocator removing them from the buddy system.  This way
8141          * page allocator will never consider using them.
8142          *
8143          * This lets us mark the pageblocks back as
8144          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
8145          * aligned range but not in the unaligned, original range are
8146          * put back to page allocator so that buddy can use them.
8147          */
8148
8149         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8150                                        pfn_max_align_up(end), migratetype, 0);
8151         if (ret)
8152                 return ret;
8153
8154         /*
8155          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
8156          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
8157          * which will report the busy page.
8158          *
8159          * It is possible that busy pages could become available before
8160          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
8161          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
8162          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
8163          */
8164         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
8165         if (ret && ret != -EBUSY)
8166                 goto done;
8167         ret =0;
8168
8169         /*
8170          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
8171          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
8172          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
8173          * What we are going to do is to allocate all pages from
8174          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
8175          *
8176          * The only problem is that pages at the beginning and at the
8177          * end of interesting range may be not aligned with pages that
8178          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
8179          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
8180          * once this is done free the pages we are not interested in.
8181          *
8182          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
8183          * isolated thus they won't get removed from buddy.
8184          */
8185
8186         lru_add_drain_all();
8187         drain_all_pages(cc.zone);
8188
8189         order = 0;
8190         outer_start = start;
8191         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
8192                 if (++order >= MAX_ORDER) {
8193                         outer_start = start;
8194                         break;
8195                 }
8196                 outer_start &= ~0UL << order;
8197         }
8198
8199         if (outer_start != start) {
8200                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
8201
8202                 /*
8203                  * outer_start page could be small order buddy page and
8204                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
8205                  * in this case to report failed page properly
8206                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
8207                  */
8208                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
8209                         outer_start = start;
8210         }
8211
8212         /* Make sure the range is really isolated. */
8213         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
8214                 pr_info_ratelimited("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
8215                         __func__, outer_start, end);
8216                 ret = -EBUSY;
8217                 goto done;
8218         }
8219
8220         /* Grab isolated pages from freelists. */
8221         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
8222         if (!outer_end) {
8223                 ret = -EBUSY;
8224                 goto done;
8225         }
8226
8227         /* Free head and tail (if any) */
8228         if (start != outer_start)
8229                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
8230         if (end != outer_end)
8231                 free_contig_range(end, outer_end - end);
8232
8233 done:
8234         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
8235                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
8236         return ret;
8237 }
8238
8239 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
8240 {
8241         unsigned int count = 0;
8242
8243         for (; nr_pages--; pfn++) {
8244                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
8245
8246                 count += page_count(page) != 1;
8247                 __free_page(page);
8248         }
8249         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
8250 }
8251 #endif
8252
8253 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
8254 /*
8255  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
8256  * page high values need to be recalulated.
8257  */
8258 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
8259 {
8260         unsigned cpu;
8261         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8262         for_each_possible_cpu(cpu)
8263                 pageset_set_high_and_batch(zone,
8264                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
8265         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8266 }
8267 #endif
8268
8269 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
8270 {
8271         unsigned long flags;
8272         int cpu;
8273         struct per_cpu_pageset *pset;
8274
8275         /* avoid races with drain_pages()  */
8276         local_irq_save(flags);
8277         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
8278                 for_each_online_cpu(cpu) {
8279                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
8280                         drain_zonestat(zone, pset);
8281                 }
8282                 free_percpu(zone->pageset);
8283                 zone->pageset = &boot_pageset;
8284         }
8285         local_irq_restore(flags);
8286 }
8287
8288 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
8289 /*
8290  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
8291  * before calling this.
8292  */
8293 void
8294 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
8295 {
8296         struct page *page;
8297         struct zone *zone;
8298         unsigned int order, i;
8299         unsigned long pfn;
8300         unsigned long flags;
8301         /* find the first valid pfn */
8302         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
8303                 if (pfn_valid(pfn))
8304                         break;
8305         if (pfn == end_pfn)
8306                 return;
8307         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
8308         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
8309         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8310         pfn = start_pfn;
8311         while (pfn < end_pfn) {
8312                 if (!pfn_valid(pfn)) {
8313                         pfn++;
8314                         continue;
8315                 }
8316                 page = pfn_to_page(pfn);
8317                 /*
8318                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
8319                  * page_count() is not 0.
8320                  */
8321                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
8322                         pfn++;
8323                         SetPageReserved(page);
8324                         continue;
8325                 }
8326
8327                 BUG_ON(page_count(page));
8328                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
8329                 order = page_order(page);
8330 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
8331                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
8332                         pfn, 1 << order, end_pfn);
8333 #endif
8334                 list_del(&page->lru);
8335                 rmv_page_order(page);
8336                 zone->free_area[order].nr_free--;
8337                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
8338                         SetPageReserved((page+i));
8339                 pfn += (1 << order);
8340         }
8341         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8342 }
8343 #endif
8344
8345 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
8346 {
8347         struct zone *zone = page_zone(page);
8348         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8349         unsigned long flags;
8350         unsigned int order;
8351
8352         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8353         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8354                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8355
8356                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
8357                         break;
8358         }
8359         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8360
8361         return order < MAX_ORDER;
8362 }
8363
8364 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
8365 /*
8366  * Set PG_hwpoison flag if a given page is confirmed to be a free page.  This
8367  * test is performed under the zone lock to prevent a race against page
8368  * allocation.
8369  */
8370 bool set_hwpoison_free_buddy_page(struct page *page)
8371 {
8372         struct zone *zone = page_zone(page);
8373         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
8374         unsigned long flags;
8375         unsigned int order;
8376         bool hwpoisoned = false;
8377
8378         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8379         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
8380                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
8381
8382                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order) {
8383                         if (!TestSetPageHWPoison(page))
8384                                 hwpoisoned = true;
8385                         break;
8386                 }
8387         }
8388         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8389
8390         return hwpoisoned;
8391 }
8392 #endif