]> Git Repo - linux.git/blob - mm/page_alloc.c
kasan: remove PG_skip_kasan_poison flag
[linux.git] / mm / page_alloc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  *  linux/mm/page_alloc.c
4  *
5  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
6  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
7  *
8  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
9  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
10  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
11  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
12  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
13  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
14  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
15  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
16  */
17
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/highmem.h>
21 #include <linux/swap.h>
22 #include <linux/swapops.h>
23 #include <linux/interrupt.h>
24 #include <linux/pagemap.h>
25 #include <linux/jiffies.h>
26 #include <linux/memblock.h>
27 #include <linux/compiler.h>
28 #include <linux/kernel.h>
29 #include <linux/kasan.h>
30 #include <linux/kmsan.h>
31 #include <linux/module.h>
32 #include <linux/suspend.h>
33 #include <linux/pagevec.h>
34 #include <linux/blkdev.h>
35 #include <linux/slab.h>
36 #include <linux/ratelimit.h>
37 #include <linux/oom.h>
38 #include <linux/topology.h>
39 #include <linux/sysctl.h>
40 #include <linux/cpu.h>
41 #include <linux/cpuset.h>
42 #include <linux/memory_hotplug.h>
43 #include <linux/nodemask.h>
44 #include <linux/vmalloc.h>
45 #include <linux/vmstat.h>
46 #include <linux/mempolicy.h>
47 #include <linux/memremap.h>
48 #include <linux/stop_machine.h>
49 #include <linux/random.h>
50 #include <linux/sort.h>
51 #include <linux/pfn.h>
52 #include <linux/backing-dev.h>
53 #include <linux/fault-inject.h>
54 #include <linux/page-isolation.h>
55 #include <linux/debugobjects.h>
56 #include <linux/kmemleak.h>
57 #include <linux/compaction.h>
58 #include <trace/events/kmem.h>
59 #include <trace/events/oom.h>
60 #include <linux/prefetch.h>
61 #include <linux/mm_inline.h>
62 #include <linux/mmu_notifier.h>
63 #include <linux/migrate.h>
64 #include <linux/hugetlb.h>
65 #include <linux/sched/rt.h>
66 #include <linux/sched/mm.h>
67 #include <linux/page_owner.h>
68 #include <linux/page_table_check.h>
69 #include <linux/kthread.h>
70 #include <linux/memcontrol.h>
71 #include <linux/ftrace.h>
72 #include <linux/lockdep.h>
73 #include <linux/nmi.h>
74 #include <linux/psi.h>
75 #include <linux/padata.h>
76 #include <linux/khugepaged.h>
77 #include <linux/buffer_head.h>
78 #include <linux/delayacct.h>
79 #include <asm/sections.h>
80 #include <asm/tlbflush.h>
81 #include <asm/div64.h>
82 #include "internal.h"
83 #include "shuffle.h"
84 #include "page_reporting.h"
85 #include "swap.h"
86
87 /* Free Page Internal flags: for internal, non-pcp variants of free_pages(). */
88 typedef int __bitwise fpi_t;
89
90 /* No special request */
91 #define FPI_NONE                ((__force fpi_t)0)
92
93 /*
94  * Skip free page reporting notification for the (possibly merged) page.
95  * This does not hinder free page reporting from grabbing the page,
96  * reporting it and marking it "reported" -  it only skips notifying
97  * the free page reporting infrastructure about a newly freed page. For
98  * example, used when temporarily pulling a page from a freelist and
99  * putting it back unmodified.
100  */
101 #define FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY  ((__force fpi_t)BIT(0))
102
103 /*
104  * Place the (possibly merged) page to the tail of the freelist. Will ignore
105  * page shuffling (relevant code - e.g., memory onlining - is expected to
106  * shuffle the whole zone).
107  *
108  * Note: No code should rely on this flag for correctness - it's purely
109  *       to allow for optimizations when handing back either fresh pages
110  *       (memory onlining) or untouched pages (page isolation, free page
111  *       reporting).
112  */
113 #define FPI_TO_TAIL             ((__force fpi_t)BIT(1))
114
115 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
116 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
117 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION (8)
118
119 #if defined(CONFIG_SMP) || defined(CONFIG_PREEMPT_RT)
120 /*
121  * On SMP, spin_trylock is sufficient protection.
122  * On PREEMPT_RT, spin_trylock is equivalent on both SMP and UP.
123  */
124 #define pcp_trylock_prepare(flags)      do { } while (0)
125 #define pcp_trylock_finish(flag)        do { } while (0)
126 #else
127
128 /* UP spin_trylock always succeeds so disable IRQs to prevent re-entrancy. */
129 #define pcp_trylock_prepare(flags)      local_irq_save(flags)
130 #define pcp_trylock_finish(flags)       local_irq_restore(flags)
131 #endif
132
133 /*
134  * Locking a pcp requires a PCP lookup followed by a spinlock. To avoid
135  * a migration causing the wrong PCP to be locked and remote memory being
136  * potentially allocated, pin the task to the CPU for the lookup+lock.
137  * preempt_disable is used on !RT because it is faster than migrate_disable.
138  * migrate_disable is used on RT because otherwise RT spinlock usage is
139  * interfered with and a high priority task cannot preempt the allocator.
140  */
141 #ifndef CONFIG_PREEMPT_RT
142 #define pcpu_task_pin()         preempt_disable()
143 #define pcpu_task_unpin()       preempt_enable()
144 #else
145 #define pcpu_task_pin()         migrate_disable()
146 #define pcpu_task_unpin()       migrate_enable()
147 #endif
148
149 /*
150  * Generic helper to lookup and a per-cpu variable with an embedded spinlock.
151  * Return value should be used with equivalent unlock helper.
152  */
153 #define pcpu_spin_lock(type, member, ptr)                               \
154 ({                                                                      \
155         type *_ret;                                                     \
156         pcpu_task_pin();                                                \
157         _ret = this_cpu_ptr(ptr);                                       \
158         spin_lock(&_ret->member);                                       \
159         _ret;                                                           \
160 })
161
162 #define pcpu_spin_trylock(type, member, ptr)                            \
163 ({                                                                      \
164         type *_ret;                                                     \
165         pcpu_task_pin();                                                \
166         _ret = this_cpu_ptr(ptr);                                       \
167         if (!spin_trylock(&_ret->member)) {                             \
168                 pcpu_task_unpin();                                      \
169                 _ret = NULL;                                            \
170         }                                                               \
171         _ret;                                                           \
172 })
173
174 #define pcpu_spin_unlock(member, ptr)                                   \
175 ({                                                                      \
176         spin_unlock(&ptr->member);                                      \
177         pcpu_task_unpin();                                              \
178 })
179
180 /* struct per_cpu_pages specific helpers. */
181 #define pcp_spin_lock(ptr)                                              \
182         pcpu_spin_lock(struct per_cpu_pages, lock, ptr)
183
184 #define pcp_spin_trylock(ptr)                                           \
185         pcpu_spin_trylock(struct per_cpu_pages, lock, ptr)
186
187 #define pcp_spin_unlock(ptr)                                            \
188         pcpu_spin_unlock(lock, ptr)
189
190 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
191 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
192 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
193 #endif
194
195 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
196
197 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
198 /*
199  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
200  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
201  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
202  * defined in <linux/topology.h>.
203  */
204 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
205 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
206 #endif
207
208 static DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
209
210 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
211 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
212 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
213 #endif
214
215 /*
216  * Array of node states.
217  */
218 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
219         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
220         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
221 #ifndef CONFIG_NUMA
222         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
223 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
224         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
225 #endif
226         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
227         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
228 #endif  /* NUMA */
229 };
230 EXPORT_SYMBOL(node_states);
231
232 atomic_long_t _totalram_pages __read_mostly;
233 EXPORT_SYMBOL(_totalram_pages);
234 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
235 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
236
237 int percpu_pagelist_high_fraction;
238 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
239 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON, init_on_alloc);
240 EXPORT_SYMBOL(init_on_alloc);
241
242 DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON, init_on_free);
243 EXPORT_SYMBOL(init_on_free);
244
245 /* perform sanity checks on struct pages being allocated or freed */
246 static DEFINE_STATIC_KEY_MAYBE(CONFIG_DEBUG_VM, check_pages_enabled);
247
248 static bool _init_on_alloc_enabled_early __read_mostly
249                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_ALLOC_DEFAULT_ON);
250 static int __init early_init_on_alloc(char *buf)
251 {
252
253         return kstrtobool(buf, &_init_on_alloc_enabled_early);
254 }
255 early_param("init_on_alloc", early_init_on_alloc);
256
257 static bool _init_on_free_enabled_early __read_mostly
258                                 = IS_ENABLED(CONFIG_INIT_ON_FREE_DEFAULT_ON);
259 static int __init early_init_on_free(char *buf)
260 {
261         return kstrtobool(buf, &_init_on_free_enabled_early);
262 }
263 early_param("init_on_free", early_init_on_free);
264
265 /*
266  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
267  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
268  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
269  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
270  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
271  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
272  */
273 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
274 {
275         return page->index;
276 }
277
278 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
279 {
280         page->index = migratetype;
281 }
282
283 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
284 /*
285  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
286  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
287  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
288  * they should always be called with system_transition_mutex held
289  * (gfp_allowed_mask also should only be modified with system_transition_mutex
290  * held, unless the suspend/hibernate code is guaranteed not to run in parallel
291  * with that modification).
292  */
293
294 static gfp_t saved_gfp_mask;
295
296 void pm_restore_gfp_mask(void)
297 {
298         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
299         if (saved_gfp_mask) {
300                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
301                 saved_gfp_mask = 0;
302         }
303 }
304
305 void pm_restrict_gfp_mask(void)
306 {
307         WARN_ON(!mutex_is_locked(&system_transition_mutex));
308         WARN_ON(saved_gfp_mask);
309         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
310         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
311 }
312
313 bool pm_suspended_storage(void)
314 {
315         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
316                 return false;
317         return true;
318 }
319 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
320
321 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
322 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
323 #endif
324
325 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
326                             fpi_t fpi_flags);
327
328 /*
329  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
330  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
331  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
332  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
333  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
334  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
335  *
336  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
337  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
338  */
339 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES] = {
340 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
341         [ZONE_DMA] = 256,
342 #endif
343 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
344         [ZONE_DMA32] = 256,
345 #endif
346         [ZONE_NORMAL] = 32,
347 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
348         [ZONE_HIGHMEM] = 0,
349 #endif
350         [ZONE_MOVABLE] = 0,
351 };
352
353 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
354 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
355          "DMA",
356 #endif
357 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
358          "DMA32",
359 #endif
360          "Normal",
361 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
362          "HighMem",
363 #endif
364          "Movable",
365 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
366          "Device",
367 #endif
368 };
369
370 const char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
371         "Unmovable",
372         "Movable",
373         "Reclaimable",
374         "HighAtomic",
375 #ifdef CONFIG_CMA
376         "CMA",
377 #endif
378 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
379         "Isolate",
380 #endif
381 };
382
383 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[NR_COMPOUND_DTORS] = {
384         [NULL_COMPOUND_DTOR] = NULL,
385         [COMPOUND_PAGE_DTOR] = free_compound_page,
386 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
387         [HUGETLB_PAGE_DTOR] = free_huge_page,
388 #endif
389 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
390         [TRANSHUGE_PAGE_DTOR] = free_transhuge_page,
391 #endif
392 };
393
394 int min_free_kbytes = 1024;
395 int user_min_free_kbytes = -1;
396 int watermark_boost_factor __read_mostly = 15000;
397 int watermark_scale_factor = 10;
398
399 static unsigned long nr_kernel_pages __initdata;
400 static unsigned long nr_all_pages __initdata;
401 static unsigned long dma_reserve __initdata;
402
403 static unsigned long arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
404 static unsigned long arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES] __initdata;
405 static unsigned long required_kernelcore __initdata;
406 static unsigned long required_kernelcore_percent __initdata;
407 static unsigned long required_movablecore __initdata;
408 static unsigned long required_movablecore_percent __initdata;
409 static unsigned long zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES] __initdata;
410 bool mirrored_kernelcore __initdata_memblock;
411
412 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
413 int movable_zone;
414 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
415
416 #if MAX_NUMNODES > 1
417 unsigned int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
418 unsigned int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
419 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
420 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
421 #endif
422
423 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
424
425 bool deferred_struct_pages __meminitdata;
426
427 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
428 /*
429  * During boot we initialize deferred pages on-demand, as needed, but once
430  * page_alloc_init_late() has finished, the deferred pages are all initialized,
431  * and we can permanently disable that path.
432  */
433 static DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(deferred_pages);
434
435 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
436 {
437         return static_branch_unlikely(&deferred_pages);
438 }
439
440 /* Returns true if the struct page for the pfn is initialised */
441 static inline bool __meminit early_page_initialised(unsigned long pfn)
442 {
443         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
444
445         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
446                 return false;
447
448         return true;
449 }
450
451 /*
452  * Returns true when the remaining initialisation should be deferred until
453  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
454  */
455 static bool __meminit
456 defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
457 {
458         static unsigned long prev_end_pfn, nr_initialised;
459
460         if (early_page_ext_enabled())
461                 return false;
462         /*
463          * prev_end_pfn static that contains the end of previous zone
464          * No need to protect because called very early in boot before smp_init.
465          */
466         if (prev_end_pfn != end_pfn) {
467                 prev_end_pfn = end_pfn;
468                 nr_initialised = 0;
469         }
470
471         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
472         if (end_pfn < pgdat_end_pfn(NODE_DATA(nid)))
473                 return false;
474
475         if (NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn != ULONG_MAX)
476                 return true;
477         /*
478          * We start only with one section of pages, more pages are added as
479          * needed until the rest of deferred pages are initialized.
480          */
481         nr_initialised++;
482         if ((nr_initialised > PAGES_PER_SECTION) &&
483             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
484                 NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn = pfn;
485                 return true;
486         }
487         return false;
488 }
489 #else
490 static inline bool deferred_pages_enabled(void)
491 {
492         return false;
493 }
494
495 static inline bool early_page_initialised(unsigned long pfn)
496 {
497         return true;
498 }
499
500 static inline bool defer_init(int nid, unsigned long pfn, unsigned long end_pfn)
501 {
502         return false;
503 }
504 #endif
505
506 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
507 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(const struct page *page,
508                                                         unsigned long pfn)
509 {
510 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
511         return section_to_usemap(__pfn_to_section(pfn));
512 #else
513         return page_zone(page)->pageblock_flags;
514 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
515 }
516
517 static inline int pfn_to_bitidx(const struct page *page, unsigned long pfn)
518 {
519 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
520         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
521 #else
522         pfn = pfn - pageblock_start_pfn(page_zone(page)->zone_start_pfn);
523 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
524         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
525 }
526
527 static __always_inline
528 unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
529                                         unsigned long pfn,
530                                         unsigned long mask)
531 {
532         unsigned long *bitmap;
533         unsigned long bitidx, word_bitidx;
534         unsigned long word;
535
536         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
537         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
538         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
539         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
540         /*
541          * This races, without locks, with set_pfnblock_flags_mask(). Ensure
542          * a consistent read of the memory array, so that results, even though
543          * racy, are not corrupted.
544          */
545         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
546         return (word >> bitidx) & mask;
547 }
548
549 /**
550  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
551  * @page: The page within the block of interest
552  * @pfn: The target page frame number
553  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
554  *
555  * Return: pageblock_bits flags
556  */
557 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(const struct page *page,
558                                         unsigned long pfn, unsigned long mask)
559 {
560         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, mask);
561 }
562
563 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(const struct page *page,
564                                         unsigned long pfn)
565 {
566         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, MIGRATETYPE_MASK);
567 }
568
569 /**
570  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
571  * @page: The page within the block of interest
572  * @flags: The flags to set
573  * @pfn: The target page frame number
574  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
575  */
576 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
577                                         unsigned long pfn,
578                                         unsigned long mask)
579 {
580         unsigned long *bitmap;
581         unsigned long bitidx, word_bitidx;
582         unsigned long word;
583
584         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
585         BUILD_BUG_ON(MIGRATE_TYPES > (1 << PB_migratetype_bits));
586
587         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
588         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
589         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
590         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
591
592         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
593
594         mask <<= bitidx;
595         flags <<= bitidx;
596
597         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
598         do {
599         } while (!try_cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], &word, (word & ~mask) | flags));
600 }
601
602 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
603 {
604         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
605                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
606                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
607
608         set_pfnblock_flags_mask(page, (unsigned long)migratetype,
609                                 page_to_pfn(page), MIGRATETYPE_MASK);
610 }
611
612 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
613 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
614 {
615         int ret = 0;
616         unsigned seq;
617         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
618         unsigned long sp, start_pfn;
619
620         do {
621                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
622                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
623                 sp = zone->spanned_pages;
624                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
625                         ret = 1;
626         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
627
628         if (ret)
629                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
630                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
631                         start_pfn, start_pfn + sp);
632
633         return ret;
634 }
635
636 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
637 {
638         if (zone != page_zone(page))
639                 return 0;
640
641         return 1;
642 }
643 /*
644  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
645  */
646 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
647 {
648         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
649                 return 1;
650         if (!page_is_consistent(zone, page))
651                 return 1;
652
653         return 0;
654 }
655 #else
656 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
657 {
658         return 0;
659 }
660 #endif
661
662 static void bad_page(struct page *page, const char *reason)
663 {
664         static unsigned long resume;
665         static unsigned long nr_shown;
666         static unsigned long nr_unshown;
667
668         /*
669          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
670          * or allow a steady drip of one report per second.
671          */
672         if (nr_shown == 60) {
673                 if (time_before(jiffies, resume)) {
674                         nr_unshown++;
675                         goto out;
676                 }
677                 if (nr_unshown) {
678                         pr_alert(
679                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
680                                 nr_unshown);
681                         nr_unshown = 0;
682                 }
683                 nr_shown = 0;
684         }
685         if (nr_shown++ == 0)
686                 resume = jiffies + 60 * HZ;
687
688         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
689                 current->comm, page_to_pfn(page));
690         dump_page(page, reason);
691
692         print_modules();
693         dump_stack();
694 out:
695         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
696         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
697         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
698 }
699
700 static inline unsigned int order_to_pindex(int migratetype, int order)
701 {
702         int base = order;
703
704 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
705         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
706                 VM_BUG_ON(order != pageblock_order);
707                 return NR_LOWORDER_PCP_LISTS;
708         }
709 #else
710         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
711 #endif
712
713         return (MIGRATE_PCPTYPES * base) + migratetype;
714 }
715
716 static inline int pindex_to_order(unsigned int pindex)
717 {
718         int order = pindex / MIGRATE_PCPTYPES;
719
720 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
721         if (pindex == NR_LOWORDER_PCP_LISTS)
722                 order = pageblock_order;
723 #else
724         VM_BUG_ON(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
725 #endif
726
727         return order;
728 }
729
730 static inline bool pcp_allowed_order(unsigned int order)
731 {
732         if (order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
733                 return true;
734 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
735         if (order == pageblock_order)
736                 return true;
737 #endif
738         return false;
739 }
740
741 static inline void free_the_page(struct page *page, unsigned int order)
742 {
743         if (pcp_allowed_order(order))           /* Via pcp? */
744                 free_unref_page(page, order);
745         else
746                 __free_pages_ok(page, order, FPI_NONE);
747 }
748
749 /*
750  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
751  *
752  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
753  *
754  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
755  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
756  *
757  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
758  * page destructors. See compound_page_dtors.
759  *
760  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
761  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
762  */
763
764 void free_compound_page(struct page *page)
765 {
766         mem_cgroup_uncharge(page_folio(page));
767         free_the_page(page, compound_order(page));
768 }
769
770 static void prep_compound_head(struct page *page, unsigned int order)
771 {
772         struct folio *folio = (struct folio *)page;
773
774         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
775         set_compound_order(page, order);
776         atomic_set(&folio->_entire_mapcount, -1);
777         atomic_set(&folio->_nr_pages_mapped, 0);
778         atomic_set(&folio->_pincount, 0);
779 }
780
781 static void prep_compound_tail(struct page *head, int tail_idx)
782 {
783         struct page *p = head + tail_idx;
784
785         p->mapping = TAIL_MAPPING;
786         set_compound_head(p, head);
787         set_page_private(p, 0);
788 }
789
790 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
791 {
792         int i;
793         int nr_pages = 1 << order;
794
795         __SetPageHead(page);
796         for (i = 1; i < nr_pages; i++)
797                 prep_compound_tail(page, i);
798
799         prep_compound_head(page, order);
800 }
801
802 void destroy_large_folio(struct folio *folio)
803 {
804         enum compound_dtor_id dtor = folio->_folio_dtor;
805
806         VM_BUG_ON_FOLIO(dtor >= NR_COMPOUND_DTORS, folio);
807         compound_page_dtors[dtor](&folio->page);
808 }
809
810 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
811 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
812
813 bool _debug_pagealloc_enabled_early __read_mostly
814                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
815 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled_early);
816 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_pagealloc_enabled);
817 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
818
819 DEFINE_STATIC_KEY_FALSE(_debug_guardpage_enabled);
820
821 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
822 {
823         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled_early);
824 }
825 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
826
827 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
828 {
829         unsigned long res;
830
831         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
832                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
833                 return 0;
834         }
835         _debug_guardpage_minorder = res;
836         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
837         return 0;
838 }
839 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
840
841 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
842                                 unsigned int order, int migratetype)
843 {
844         if (!debug_guardpage_enabled())
845                 return false;
846
847         if (order >= debug_guardpage_minorder())
848                 return false;
849
850         __SetPageGuard(page);
851         INIT_LIST_HEAD(&page->buddy_list);
852         set_page_private(page, order);
853         /* Guard pages are not available for any usage */
854         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
855                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
856
857         return true;
858 }
859
860 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
861                                 unsigned int order, int migratetype)
862 {
863         if (!debug_guardpage_enabled())
864                 return;
865
866         __ClearPageGuard(page);
867
868         set_page_private(page, 0);
869         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
870                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
871 }
872 #else
873 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
874                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
875 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
876                                 unsigned int order, int migratetype) {}
877 #endif
878
879 /*
880  * Enable static keys related to various memory debugging and hardening options.
881  * Some override others, and depend on early params that are evaluated in the
882  * order of appearance. So we need to first gather the full picture of what was
883  * enabled, and then make decisions.
884  */
885 void __init init_mem_debugging_and_hardening(void)
886 {
887         bool page_poisoning_requested = false;
888         bool want_check_pages = false;
889
890 #ifdef CONFIG_PAGE_POISONING
891         /*
892          * Page poisoning is debug page alloc for some arches. If
893          * either of those options are enabled, enable poisoning.
894          */
895         if (page_poisoning_enabled() ||
896              (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_SUPPORTS_DEBUG_PAGEALLOC) &&
897               debug_pagealloc_enabled())) {
898                 static_branch_enable(&_page_poisoning_enabled);
899                 page_poisoning_requested = true;
900                 want_check_pages = true;
901         }
902 #endif
903
904         if ((_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early) &&
905             page_poisoning_requested) {
906                 pr_info("mem auto-init: CONFIG_PAGE_POISONING is on, "
907                         "will take precedence over init_on_alloc and init_on_free\n");
908                 _init_on_alloc_enabled_early = false;
909                 _init_on_free_enabled_early = false;
910         }
911
912         if (_init_on_alloc_enabled_early) {
913                 want_check_pages = true;
914                 static_branch_enable(&init_on_alloc);
915         } else {
916                 static_branch_disable(&init_on_alloc);
917         }
918
919         if (_init_on_free_enabled_early) {
920                 want_check_pages = true;
921                 static_branch_enable(&init_on_free);
922         } else {
923                 static_branch_disable(&init_on_free);
924         }
925
926         if (IS_ENABLED(CONFIG_KMSAN) &&
927             (_init_on_alloc_enabled_early || _init_on_free_enabled_early))
928                 pr_info("mem auto-init: please make sure init_on_alloc and init_on_free are disabled when running KMSAN\n");
929
930 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
931         if (debug_pagealloc_enabled()) {
932                 want_check_pages = true;
933                 static_branch_enable(&_debug_pagealloc_enabled);
934
935                 if (debug_guardpage_minorder())
936                         static_branch_enable(&_debug_guardpage_enabled);
937         }
938 #endif
939
940         /*
941          * Any page debugging or hardening option also enables sanity checking
942          * of struct pages being allocated or freed. With CONFIG_DEBUG_VM it's
943          * enabled already.
944          */
945         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM) && want_check_pages)
946                 static_branch_enable(&check_pages_enabled);
947 }
948
949 static inline void set_buddy_order(struct page *page, unsigned int order)
950 {
951         set_page_private(page, order);
952         __SetPageBuddy(page);
953 }
954
955 #ifdef CONFIG_COMPACTION
956 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
957 {
958         struct capture_control *capc = current->capture_control;
959
960         return unlikely(capc) &&
961                 !(current->flags & PF_KTHREAD) &&
962                 !capc->page &&
963                 capc->cc->zone == zone ? capc : NULL;
964 }
965
966 static inline bool
967 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
968                    int order, int migratetype)
969 {
970         if (!capc || order != capc->cc->order)
971                 return false;
972
973         /* Do not accidentally pollute CMA or isolated regions*/
974         if (is_migrate_cma(migratetype) ||
975             is_migrate_isolate(migratetype))
976                 return false;
977
978         /*
979          * Do not let lower order allocations pollute a movable pageblock.
980          * This might let an unmovable request use a reclaimable pageblock
981          * and vice-versa but no more than normal fallback logic which can
982          * have trouble finding a high-order free page.
983          */
984         if (order < pageblock_order && migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
985                 return false;
986
987         capc->page = page;
988         return true;
989 }
990
991 #else
992 static inline struct capture_control *task_capc(struct zone *zone)
993 {
994         return NULL;
995 }
996
997 static inline bool
998 compaction_capture(struct capture_control *capc, struct page *page,
999                    int order, int migratetype)
1000 {
1001         return false;
1002 }
1003 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
1004
1005 /* Used for pages not on another list */
1006 static inline void add_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
1007                                     unsigned int order, int migratetype)
1008 {
1009         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1010
1011         list_add(&page->buddy_list, &area->free_list[migratetype]);
1012         area->nr_free++;
1013 }
1014
1015 /* Used for pages not on another list */
1016 static inline void add_to_free_list_tail(struct page *page, struct zone *zone,
1017                                          unsigned int order, int migratetype)
1018 {
1019         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1020
1021         list_add_tail(&page->buddy_list, &area->free_list[migratetype]);
1022         area->nr_free++;
1023 }
1024
1025 /*
1026  * Used for pages which are on another list. Move the pages to the tail
1027  * of the list - so the moved pages won't immediately be considered for
1028  * allocation again (e.g., optimization for memory onlining).
1029  */
1030 static inline void move_to_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
1031                                      unsigned int order, int migratetype)
1032 {
1033         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
1034
1035         list_move_tail(&page->buddy_list, &area->free_list[migratetype]);
1036 }
1037
1038 static inline void del_page_from_free_list(struct page *page, struct zone *zone,
1039                                            unsigned int order)
1040 {
1041         /* clear reported state and update reported page count */
1042         if (page_reported(page))
1043                 __ClearPageReported(page);
1044
1045         list_del(&page->buddy_list);
1046         __ClearPageBuddy(page);
1047         set_page_private(page, 0);
1048         zone->free_area[order].nr_free--;
1049 }
1050
1051 /*
1052  * If this is not the largest possible page, check if the buddy
1053  * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
1054  * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
1055  * that is happening, add the free page to the tail of the list
1056  * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
1057  * as a higher order page
1058  */
1059 static inline bool
1060 buddy_merge_likely(unsigned long pfn, unsigned long buddy_pfn,
1061                    struct page *page, unsigned int order)
1062 {
1063         unsigned long higher_page_pfn;
1064         struct page *higher_page;
1065
1066         if (order >= MAX_ORDER - 2)
1067                 return false;
1068
1069         higher_page_pfn = buddy_pfn & pfn;
1070         higher_page = page + (higher_page_pfn - pfn);
1071
1072         return find_buddy_page_pfn(higher_page, higher_page_pfn, order + 1,
1073                         NULL) != NULL;
1074 }
1075
1076 /*
1077  * Freeing function for a buddy system allocator.
1078  *
1079  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
1080  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
1081  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
1082  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
1083  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
1084  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
1085  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
1086  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
1087  * parts of the VM system.
1088  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
1089  * free pages of length of (1 << order) and marked with PageBuddy.
1090  * Page's order is recorded in page_private(page) field.
1091  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
1092  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
1093  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
1094  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
1095  * triggers coalescing into a block of larger size.
1096  *
1097  * -- nyc
1098  */
1099
1100 static inline void __free_one_page(struct page *page,
1101                 unsigned long pfn,
1102                 struct zone *zone, unsigned int order,
1103                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1104 {
1105         struct capture_control *capc = task_capc(zone);
1106         unsigned long buddy_pfn = 0;
1107         unsigned long combined_pfn;
1108         struct page *buddy;
1109         bool to_tail;
1110
1111         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
1112         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
1113
1114         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
1115         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
1116                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
1117
1118         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
1119         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
1120
1121         while (order < MAX_ORDER - 1) {
1122                 if (compaction_capture(capc, page, order, migratetype)) {
1123                         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
1124                                                                 migratetype);
1125                         return;
1126                 }
1127
1128                 buddy = find_buddy_page_pfn(page, pfn, order, &buddy_pfn);
1129                 if (!buddy)
1130                         goto done_merging;
1131
1132                 if (unlikely(order >= pageblock_order)) {
1133                         /*
1134                          * We want to prevent merge between freepages on pageblock
1135                          * without fallbacks and normal pageblock. Without this,
1136                          * pageblock isolation could cause incorrect freepage or CMA
1137                          * accounting or HIGHATOMIC accounting.
1138                          */
1139                         int buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
1140
1141                         if (migratetype != buddy_mt
1142                                         && (!migratetype_is_mergeable(migratetype) ||
1143                                                 !migratetype_is_mergeable(buddy_mt)))
1144                                 goto done_merging;
1145                 }
1146
1147                 /*
1148                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
1149                  * merge with it and move up one order.
1150                  */
1151                 if (page_is_guard(buddy))
1152                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
1153                 else
1154                         del_page_from_free_list(buddy, zone, order);
1155                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
1156                 page = page + (combined_pfn - pfn);
1157                 pfn = combined_pfn;
1158                 order++;
1159         }
1160
1161 done_merging:
1162         set_buddy_order(page, order);
1163
1164         if (fpi_flags & FPI_TO_TAIL)
1165                 to_tail = true;
1166         else if (is_shuffle_order(order))
1167                 to_tail = shuffle_pick_tail();
1168         else
1169                 to_tail = buddy_merge_likely(pfn, buddy_pfn, page, order);
1170
1171         if (to_tail)
1172                 add_to_free_list_tail(page, zone, order, migratetype);
1173         else
1174                 add_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
1175
1176         /* Notify page reporting subsystem of freed page */
1177         if (!(fpi_flags & FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY))
1178                 page_reporting_notify_free(order);
1179 }
1180
1181 /**
1182  * split_free_page() -- split a free page at split_pfn_offset
1183  * @free_page:          the original free page
1184  * @order:              the order of the page
1185  * @split_pfn_offset:   split offset within the page
1186  *
1187  * Return -ENOENT if the free page is changed, otherwise 0
1188  *
1189  * It is used when the free page crosses two pageblocks with different migratetypes
1190  * at split_pfn_offset within the page. The split free page will be put into
1191  * separate migratetype lists afterwards. Otherwise, the function achieves
1192  * nothing.
1193  */
1194 int split_free_page(struct page *free_page,
1195                         unsigned int order, unsigned long split_pfn_offset)
1196 {
1197         struct zone *zone = page_zone(free_page);
1198         unsigned long free_page_pfn = page_to_pfn(free_page);
1199         unsigned long pfn;
1200         unsigned long flags;
1201         int free_page_order;
1202         int mt;
1203         int ret = 0;
1204
1205         if (split_pfn_offset == 0)
1206                 return ret;
1207
1208         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1209
1210         if (!PageBuddy(free_page) || buddy_order(free_page) != order) {
1211                 ret = -ENOENT;
1212                 goto out;
1213         }
1214
1215         mt = get_pageblock_migratetype(free_page);
1216         if (likely(!is_migrate_isolate(mt)))
1217                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
1218
1219         del_page_from_free_list(free_page, zone, order);
1220         for (pfn = free_page_pfn;
1221              pfn < free_page_pfn + (1UL << order);) {
1222                 int mt = get_pfnblock_migratetype(pfn_to_page(pfn), pfn);
1223
1224                 free_page_order = min_t(unsigned int,
1225                                         pfn ? __ffs(pfn) : order,
1226                                         __fls(split_pfn_offset));
1227                 __free_one_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, free_page_order,
1228                                 mt, FPI_NONE);
1229                 pfn += 1UL << free_page_order;
1230                 split_pfn_offset -= (1UL << free_page_order);
1231                 /* we have done the first part, now switch to second part */
1232                 if (split_pfn_offset == 0)
1233                         split_pfn_offset = (1UL << order) - (pfn - free_page_pfn);
1234         }
1235 out:
1236         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1237         return ret;
1238 }
1239 /*
1240  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
1241  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
1242  * check if necessary.
1243  */
1244 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
1245                                         unsigned long check_flags)
1246 {
1247         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1248                 return false;
1249
1250         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
1251                         page_ref_count(page) |
1252 #ifdef CONFIG_MEMCG
1253                         page->memcg_data |
1254 #endif
1255                         (page->flags & check_flags)))
1256                 return false;
1257
1258         return true;
1259 }
1260
1261 static const char *page_bad_reason(struct page *page, unsigned long flags)
1262 {
1263         const char *bad_reason = NULL;
1264
1265         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1266                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1267         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1268                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1269         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1270                 bad_reason = "nonzero _refcount";
1271         if (unlikely(page->flags & flags)) {
1272                 if (flags == PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
1273                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag(s) set";
1274                 else
1275                         bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
1276         }
1277 #ifdef CONFIG_MEMCG
1278         if (unlikely(page->memcg_data))
1279                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1280 #endif
1281         return bad_reason;
1282 }
1283
1284 static void free_page_is_bad_report(struct page *page)
1285 {
1286         bad_page(page,
1287                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE));
1288 }
1289
1290 static inline bool free_page_is_bad(struct page *page)
1291 {
1292         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
1293                 return false;
1294
1295         /* Something has gone sideways, find it */
1296         free_page_is_bad_report(page);
1297         return true;
1298 }
1299
1300 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1301 {
1302         struct folio *folio = (struct folio *)head_page;
1303         int ret = 1;
1304
1305         /*
1306          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1307          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1308          */
1309         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1310
1311         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1312                 ret = 0;
1313                 goto out;
1314         }
1315         switch (page - head_page) {
1316         case 1:
1317                 /* the first tail page: these may be in place of ->mapping */
1318                 if (unlikely(folio_entire_mapcount(folio))) {
1319                         bad_page(page, "nonzero entire_mapcount");
1320                         goto out;
1321                 }
1322                 if (unlikely(atomic_read(&folio->_nr_pages_mapped))) {
1323                         bad_page(page, "nonzero nr_pages_mapped");
1324                         goto out;
1325                 }
1326                 if (unlikely(atomic_read(&folio->_pincount))) {
1327                         bad_page(page, "nonzero pincount");
1328                         goto out;
1329                 }
1330                 break;
1331         case 2:
1332                 /*
1333                  * the second tail page: ->mapping is
1334                  * deferred_list.next -- ignore value.
1335                  */
1336                 break;
1337         default:
1338                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1339                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page");
1340                         goto out;
1341                 }
1342                 break;
1343         }
1344         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1345                 bad_page(page, "PageTail not set");
1346                 goto out;
1347         }
1348         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1349                 bad_page(page, "compound_head not consistent");
1350                 goto out;
1351         }
1352         ret = 0;
1353 out:
1354         page->mapping = NULL;
1355         clear_compound_head(page);
1356         return ret;
1357 }
1358
1359 /*
1360  * Skip KASAN memory poisoning when either:
1361  *
1362  * 1. For generic KASAN: deferred memory initialization has not yet completed.
1363  *    Tag-based KASAN modes skip pages freed via deferred memory initialization
1364  *    using page tags instead (see below).
1365  * 2. For tag-based KASAN modes: the page has a match-all KASAN tag, indicating
1366  *    that error detection is disabled for accesses via the page address.
1367  *
1368  * Pages will have match-all tags in the following circumstances:
1369  *
1370  * 1. Pages are being initialized for the first time, including during deferred
1371  *    memory init; see the call to page_kasan_tag_reset in __init_single_page.
1372  * 2. The allocation was not unpoisoned due to __GFP_SKIP_KASAN, with the
1373  *    exception of pages unpoisoned by kasan_unpoison_vmalloc.
1374  * 3. The allocation was excluded from being checked due to sampling,
1375  *    see the call to kasan_unpoison_pages.
1376  *
1377  * Poisoning pages during deferred memory init will greatly lengthen the
1378  * process and cause problem in large memory systems as the deferred pages
1379  * initialization is done with interrupt disabled.
1380  *
1381  * Assuming that there will be no reference to those newly initialized
1382  * pages before they are ever allocated, this should have no effect on
1383  * KASAN memory tracking as the poison will be properly inserted at page
1384  * allocation time. The only corner case is when pages are allocated by
1385  * on-demand allocation and then freed again before the deferred pages
1386  * initialization is done, but this is not likely to happen.
1387  */
1388 static inline bool should_skip_kasan_poison(struct page *page, fpi_t fpi_flags)
1389 {
1390         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC))
1391                 return deferred_pages_enabled();
1392
1393         return page_kasan_tag(page) == 0xff;
1394 }
1395
1396 static void kernel_init_pages(struct page *page, int numpages)
1397 {
1398         int i;
1399
1400         /* s390's use of memset() could override KASAN redzones. */
1401         kasan_disable_current();
1402         for (i = 0; i < numpages; i++)
1403                 clear_highpage_kasan_tagged(page + i);
1404         kasan_enable_current();
1405 }
1406
1407 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1408                         unsigned int order, fpi_t fpi_flags)
1409 {
1410         int bad = 0;
1411         bool skip_kasan_poison = should_skip_kasan_poison(page, fpi_flags);
1412         bool init = want_init_on_free();
1413
1414         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1415
1416         trace_mm_page_free(page, order);
1417         kmsan_free_page(page, order);
1418
1419         if (unlikely(PageHWPoison(page)) && !order) {
1420                 /*
1421                  * Do not let hwpoison pages hit pcplists/buddy
1422                  * Untie memcg state and reset page's owner
1423                  */
1424                 if (memcg_kmem_online() && PageMemcgKmem(page))
1425                         __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1426                 reset_page_owner(page, order);
1427                 page_table_check_free(page, order);
1428                 return false;
1429         }
1430
1431         /*
1432          * Check tail pages before head page information is cleared to
1433          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1434          */
1435         if (unlikely(order)) {
1436                 bool compound = PageCompound(page);
1437                 int i;
1438
1439                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1440
1441                 if (compound)
1442                         ClearPageHasHWPoisoned(page);
1443                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1444                         if (compound)
1445                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1446                         if (static_branch_unlikely(&check_pages_enabled)) {
1447                                 if (unlikely(free_page_is_bad(page + i))) {
1448                                         bad++;
1449                                         continue;
1450                                 }
1451                         }
1452                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1453                 }
1454         }
1455         if (PageMappingFlags(page))
1456                 page->mapping = NULL;
1457         if (memcg_kmem_online() && PageMemcgKmem(page))
1458                 __memcg_kmem_uncharge_page(page, order);
1459         if (static_branch_unlikely(&check_pages_enabled)) {
1460                 if (free_page_is_bad(page))
1461                         bad++;
1462                 if (bad)
1463                         return false;
1464         }
1465
1466         page_cpupid_reset_last(page);
1467         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1468         reset_page_owner(page, order);
1469         page_table_check_free(page, order);
1470
1471         if (!PageHighMem(page)) {
1472                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1473                                            PAGE_SIZE << order);
1474                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1475                                            PAGE_SIZE << order);
1476         }
1477
1478         kernel_poison_pages(page, 1 << order);
1479
1480         /*
1481          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
1482          * KASAN poisoning and memory initialization code must be
1483          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
1484          *
1485          * With hardware tag-based KASAN, memory tags must be set before the
1486          * page becomes unavailable via debug_pagealloc or arch_free_page.
1487          */
1488         if (!skip_kasan_poison) {
1489                 kasan_poison_pages(page, order, init);
1490
1491                 /* Memory is already initialized if KASAN did it internally. */
1492                 if (kasan_has_integrated_init())
1493                         init = false;
1494         }
1495         if (init)
1496                 kernel_init_pages(page, 1 << order);
1497
1498         /*
1499          * arch_free_page() can make the page's contents inaccessible.  s390
1500          * does this.  So nothing which can access the page's contents should
1501          * happen after this.
1502          */
1503         arch_free_page(page, order);
1504
1505         debug_pagealloc_unmap_pages(page, 1 << order);
1506
1507         return true;
1508 }
1509
1510 /*
1511  * Frees a number of pages from the PCP lists
1512  * Assumes all pages on list are in same zone.
1513  * count is the number of pages to free.
1514  */
1515 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1516                                         struct per_cpu_pages *pcp,
1517                                         int pindex)
1518 {
1519         unsigned long flags;
1520         int min_pindex = 0;
1521         int max_pindex = NR_PCP_LISTS - 1;
1522         unsigned int order;
1523         bool isolated_pageblocks;
1524         struct page *page;
1525
1526         /*
1527          * Ensure proper count is passed which otherwise would stuck in the
1528          * below while (list_empty(list)) loop.
1529          */
1530         count = min(pcp->count, count);
1531
1532         /* Ensure requested pindex is drained first. */
1533         pindex = pindex - 1;
1534
1535         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1536         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1537
1538         while (count > 0) {
1539                 struct list_head *list;
1540                 int nr_pages;
1541
1542                 /* Remove pages from lists in a round-robin fashion. */
1543                 do {
1544                         if (++pindex > max_pindex)
1545                                 pindex = min_pindex;
1546                         list = &pcp->lists[pindex];
1547                         if (!list_empty(list))
1548                                 break;
1549
1550                         if (pindex == max_pindex)
1551                                 max_pindex--;
1552                         if (pindex == min_pindex)
1553                                 min_pindex++;
1554                 } while (1);
1555
1556                 order = pindex_to_order(pindex);
1557                 nr_pages = 1 << order;
1558                 do {
1559                         int mt;
1560
1561                         page = list_last_entry(list, struct page, pcp_list);
1562                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1563
1564                         /* must delete to avoid corrupting pcp list */
1565                         list_del(&page->pcp_list);
1566                         count -= nr_pages;
1567                         pcp->count -= nr_pages;
1568
1569                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1570                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1571                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1572                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1573                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1574
1575                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt, FPI_NONE);
1576                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, order, mt);
1577                 } while (count > 0 && !list_empty(list));
1578         }
1579
1580         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1581 }
1582
1583 static void free_one_page(struct zone *zone,
1584                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1585                                 unsigned int order,
1586                                 int migratetype, fpi_t fpi_flags)
1587 {
1588         unsigned long flags;
1589
1590         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1591         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1592                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1593                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1594         }
1595         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1596         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1597 }
1598
1599 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1600                                 unsigned long zone, int nid)
1601 {
1602         mm_zero_struct_page(page);
1603         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1604         init_page_count(page);
1605         page_mapcount_reset(page);
1606         page_cpupid_reset_last(page);
1607         page_kasan_tag_reset(page);
1608
1609         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1610 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1611         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1612         if (!is_highmem_idx(zone))
1613                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1614 #endif
1615 }
1616
1617 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1618 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1619 {
1620         pg_data_t *pgdat;
1621         int nid, zid;
1622
1623         if (early_page_initialised(pfn))
1624                 return;
1625
1626         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1627         pgdat = NODE_DATA(nid);
1628
1629         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1630                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1631
1632                 if (zone_spans_pfn(zone, pfn))
1633                         break;
1634         }
1635         __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zid, nid);
1636 }
1637 #else
1638 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1639 {
1640 }
1641 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1642
1643 /*
1644  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1645  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1646  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1647  * sent to the buddy page allocator.
1648  */
1649 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1650 {
1651         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1652         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1653
1654         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1655                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1656                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1657
1658                         init_reserved_page(start_pfn);
1659
1660                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1661                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1662
1663                         /*
1664                          * no need for atomic set_bit because the struct
1665                          * page is not visible yet so nobody should
1666                          * access it yet.
1667                          */
1668                         __SetPageReserved(page);
1669                 }
1670         }
1671 }
1672
1673 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,
1674                             fpi_t fpi_flags)
1675 {
1676         unsigned long flags;
1677         int migratetype;
1678         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1679         struct zone *zone = page_zone(page);
1680
1681         if (!free_pages_prepare(page, order, fpi_flags))
1682                 return;
1683
1684         /*
1685          * Calling get_pfnblock_migratetype() without spin_lock_irqsave() here
1686          * is used to avoid calling get_pfnblock_migratetype() under the lock.
1687          * This will reduce the lock holding time.
1688          */
1689         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1690
1691         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1692         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1693                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1694                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1695         }
1696         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
1697         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1698
1699         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1700 }
1701
1702 void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
1703 {
1704         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1705         struct page *p = page;
1706         unsigned int loop;
1707
1708         /*
1709          * When initializing the memmap, __init_single_page() sets the refcount
1710          * of all pages to 1 ("allocated"/"not free"). We have to set the
1711          * refcount of all involved pages to 0.
1712          */
1713         prefetchw(p);
1714         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1715                 prefetchw(p + 1);
1716                 __ClearPageReserved(p);
1717                 set_page_count(p, 0);
1718         }
1719         __ClearPageReserved(p);
1720         set_page_count(p, 0);
1721
1722         atomic_long_add(nr_pages, &page_zone(page)->managed_pages);
1723
1724         /*
1725          * Bypass PCP and place fresh pages right to the tail, primarily
1726          * relevant for memory onlining.
1727          */
1728         __free_pages_ok(page, order, FPI_TO_TAIL);
1729 }
1730
1731 #ifdef CONFIG_NUMA
1732
1733 /*
1734  * During memory init memblocks map pfns to nids. The search is expensive and
1735  * this caches recent lookups. The implementation of __early_pfn_to_nid
1736  * treats start/end as pfns.
1737  */
1738 struct mminit_pfnnid_cache {
1739         unsigned long last_start;
1740         unsigned long last_end;
1741         int last_nid;
1742 };
1743
1744 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1745
1746 /*
1747  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
1748  */
1749 static int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
1750                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1751 {
1752         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1753         int nid;
1754
1755         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
1756                 return state->last_nid;
1757
1758         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
1759         if (nid != NUMA_NO_NODE) {
1760                 state->last_start = start_pfn;
1761                 state->last_end = end_pfn;
1762                 state->last_nid = nid;
1763         }
1764
1765         return nid;
1766 }
1767
1768 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1769 {
1770         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1771         int nid;
1772
1773         spin_lock(&early_pfn_lock);
1774         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1775         if (nid < 0)
1776                 nid = first_online_node;
1777         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1778
1779         return nid;
1780 }
1781 #endif /* CONFIG_NUMA */
1782
1783 void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,
1784                                                         unsigned int order)
1785 {
1786         if (!early_page_initialised(pfn))
1787                 return;
1788         if (!kmsan_memblock_free_pages(page, order)) {
1789                 /* KMSAN will take care of these pages. */
1790                 return;
1791         }
1792         __free_pages_core(page, order);
1793 }
1794
1795 /*
1796  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1797  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1798  * with the migration of free compaction scanner.
1799  *
1800  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1801  *
1802  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1803  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1804  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1805  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1806  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1807  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1808  * page in a pageblock.
1809  */
1810 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1811                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1812 {
1813         struct page *start_page;
1814         struct page *end_page;
1815
1816         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1817         end_pfn--;
1818
1819         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1820                 return NULL;
1821
1822         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1823         if (!start_page)
1824                 return NULL;
1825
1826         if (page_zone(start_page) != zone)
1827                 return NULL;
1828
1829         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1830
1831         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1832         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1833                 return NULL;
1834
1835         return start_page;
1836 }
1837
1838 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1839 {
1840         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1841         unsigned long block_end_pfn;
1842
1843         block_end_pfn = pageblock_end_pfn(block_start_pfn);
1844         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1845                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1846                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1847
1848                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1849
1850                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1851                                              block_end_pfn, zone))
1852                         return;
1853                 cond_resched();
1854         }
1855
1856         /* We confirm that there is no hole */
1857         zone->contiguous = true;
1858 }
1859
1860 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1861 {
1862         zone->contiguous = false;
1863 }
1864
1865 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1866 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1867                                        unsigned long nr_pages)
1868 {
1869         struct page *page;
1870         unsigned long i;
1871
1872         if (!nr_pages)
1873                 return;
1874
1875         page = pfn_to_page(pfn);
1876
1877         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1878         if (nr_pages == pageblock_nr_pages && pageblock_aligned(pfn)) {
1879                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1880                 __free_pages_core(page, pageblock_order);
1881                 return;
1882         }
1883
1884         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1885                 if (pageblock_aligned(pfn))
1886                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1887                 __free_pages_core(page, 0);
1888         }
1889 }
1890
1891 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1892 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1893 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1894
1895 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1896 {
1897         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1898                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1899 }
1900
1901 /*
1902  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1903  *
1904  * We check if a current large page is valid by only checking the validity
1905  * of the head pfn.
1906  */
1907 static inline bool __init deferred_pfn_valid(unsigned long pfn)
1908 {
1909         if (pageblock_aligned(pfn) && !pfn_valid(pfn))
1910                 return false;
1911         return true;
1912 }
1913
1914 /*
1915  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1916  * pageblock_nr_pages sizes.
1917  */
1918 static void __init deferred_free_pages(unsigned long pfn,
1919                                        unsigned long end_pfn)
1920 {
1921         unsigned long nr_free = 0;
1922
1923         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1924                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1925                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1926                         nr_free = 0;
1927                 } else if (pageblock_aligned(pfn)) {
1928                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1929                         nr_free = 1;
1930                 } else {
1931                         nr_free++;
1932                 }
1933         }
1934         /* Free the last block of pages to allocator */
1935         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1936 }
1937
1938 /*
1939  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1940  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1941  * Return number of pages initialized.
1942  */
1943 static unsigned long  __init deferred_init_pages(struct zone *zone,
1944                                                  unsigned long pfn,
1945                                                  unsigned long end_pfn)
1946 {
1947         int nid = zone_to_nid(zone);
1948         unsigned long nr_pages = 0;
1949         int zid = zone_idx(zone);
1950         struct page *page = NULL;
1951
1952         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1953                 if (!deferred_pfn_valid(pfn)) {
1954                         page = NULL;
1955                         continue;
1956                 } else if (!page || pageblock_aligned(pfn)) {
1957                         page = pfn_to_page(pfn);
1958                 } else {
1959                         page++;
1960                 }
1961                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1962                 nr_pages++;
1963         }
1964         return (nr_pages);
1965 }
1966
1967 /*
1968  * This function is meant to pre-load the iterator for the zone init.
1969  * Specifically it walks through the ranges until we are caught up to the
1970  * first_init_pfn value and exits there. If we never encounter the value we
1971  * return false indicating there are no valid ranges left.
1972  */
1973 static bool __init
1974 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(u64 *i, struct zone *zone,
1975                                     unsigned long *spfn, unsigned long *epfn,
1976                                     unsigned long first_init_pfn)
1977 {
1978         u64 j;
1979
1980         /*
1981          * Start out by walking through the ranges in this zone that have
1982          * already been initialized. We don't need to do anything with them
1983          * so we just need to flush them out of the system.
1984          */
1985         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone(j, zone, spfn, epfn) {
1986                 if (*epfn <= first_init_pfn)
1987                         continue;
1988                 if (*spfn < first_init_pfn)
1989                         *spfn = first_init_pfn;
1990                 *i = j;
1991                 return true;
1992         }
1993
1994         return false;
1995 }
1996
1997 /*
1998  * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1999  * struct page, then free to buddy allocator, because while we are
2000  * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
2001  * page in __free_one_page()).
2002  *
2003  * In order to try and keep some memory in the cache we have the loop
2004  * broken along max page order boundaries. This way we will not cause
2005  * any issues with the buddy page computation.
2006  */
2007 static unsigned long __init
2008 deferred_init_maxorder(u64 *i, struct zone *zone, unsigned long *start_pfn,
2009                        unsigned long *end_pfn)
2010 {
2011         unsigned long mo_pfn = ALIGN(*start_pfn + 1, MAX_ORDER_NR_PAGES);
2012         unsigned long spfn = *start_pfn, epfn = *end_pfn;
2013         unsigned long nr_pages = 0;
2014         u64 j = *i;
2015
2016         /* First we loop through and initialize the page values */
2017         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, start_pfn, end_pfn) {
2018                 unsigned long t;
2019
2020                 if (mo_pfn <= *start_pfn)
2021                         break;
2022
2023                 t = min(mo_pfn, *end_pfn);
2024                 nr_pages += deferred_init_pages(zone, *start_pfn, t);
2025
2026                 if (mo_pfn < *end_pfn) {
2027                         *start_pfn = mo_pfn;
2028                         break;
2029                 }
2030         }
2031
2032         /* Reset values and now loop through freeing pages as needed */
2033         swap(j, *i);
2034
2035         for_each_free_mem_pfn_range_in_zone_from(j, zone, &spfn, &epfn) {
2036                 unsigned long t;
2037
2038                 if (mo_pfn <= spfn)
2039                         break;
2040
2041                 t = min(mo_pfn, epfn);
2042                 deferred_free_pages(spfn, t);
2043
2044                 if (mo_pfn <= epfn)
2045                         break;
2046         }
2047
2048         return nr_pages;
2049 }
2050
2051 static void __init
2052 deferred_init_memmap_chunk(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2053                            void *arg)
2054 {
2055         unsigned long spfn, epfn;
2056         struct zone *zone = arg;
2057         u64 i;
2058
2059         deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn, start_pfn);
2060
2061         /*
2062          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so that we
2063          * can avoid introducing any issues with the buddy allocator.
2064          */
2065         while (spfn < end_pfn) {
2066                 deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2067                 cond_resched();
2068         }
2069 }
2070
2071 /* An arch may override for more concurrency. */
2072 __weak int __init
2073 deferred_page_init_max_threads(const struct cpumask *node_cpumask)
2074 {
2075         return 1;
2076 }
2077
2078 /* Initialise remaining memory on a node */
2079 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
2080 {
2081         pg_data_t *pgdat = data;
2082         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
2083         unsigned long spfn = 0, epfn = 0;
2084         unsigned long first_init_pfn, flags;
2085         unsigned long start = jiffies;
2086         struct zone *zone;
2087         int zid, max_threads;
2088         u64 i;
2089
2090         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
2091         if (!cpumask_empty(cpumask))
2092                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
2093
2094         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2095         first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2096         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
2097                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2098                 pgdat_init_report_one_done();
2099                 return 0;
2100         }
2101
2102         /* Sanity check boundaries */
2103         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
2104         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
2105         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2106
2107         /*
2108          * Once we unlock here, the zone cannot be grown anymore, thus if an
2109          * interrupt thread must allocate this early in boot, zone must be
2110          * pre-grown prior to start of deferred page initialization.
2111          */
2112         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2113
2114         /* Only the highest zone is deferred so find it */
2115         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
2116                 zone = pgdat->node_zones + zid;
2117                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
2118                         break;
2119         }
2120
2121         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2122         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2123                                                  first_init_pfn))
2124                 goto zone_empty;
2125
2126         max_threads = deferred_page_init_max_threads(cpumask);
2127
2128         while (spfn < epfn) {
2129                 unsigned long epfn_align = ALIGN(epfn, PAGES_PER_SECTION);
2130                 struct padata_mt_job job = {
2131                         .thread_fn   = deferred_init_memmap_chunk,
2132                         .fn_arg      = zone,
2133                         .start       = spfn,
2134                         .size        = epfn_align - spfn,
2135                         .align       = PAGES_PER_SECTION,
2136                         .min_chunk   = PAGES_PER_SECTION,
2137                         .max_threads = max_threads,
2138                 };
2139
2140                 padata_do_multithreaded(&job);
2141                 deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2142                                                     epfn_align);
2143         }
2144 zone_empty:
2145         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
2146         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
2147
2148         pr_info("node %d deferred pages initialised in %ums\n",
2149                 pgdat->node_id, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
2150
2151         pgdat_init_report_one_done();
2152         return 0;
2153 }
2154
2155 /*
2156  * If this zone has deferred pages, try to grow it by initializing enough
2157  * deferred pages to satisfy the allocation specified by order, rounded up to
2158  * the nearest PAGES_PER_SECTION boundary.  So we're adding memory in increments
2159  * of SECTION_SIZE bytes by initializing struct pages in increments of
2160  * PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page) bytes.
2161  *
2162  * Return true when zone was grown, otherwise return false. We return true even
2163  * when we grow less than requested, to let the caller decide if there are
2164  * enough pages to satisfy the allocation.
2165  *
2166  * Note: We use noinline because this function is needed only during boot, and
2167  * it is called from a __ref function _deferred_grow_zone. This way we are
2168  * making sure that it is not inlined into permanent text section.
2169  */
2170 static noinline bool __init
2171 deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2172 {
2173         unsigned long nr_pages_needed = ALIGN(1 << order, PAGES_PER_SECTION);
2174         pg_data_t *pgdat = zone->zone_pgdat;
2175         unsigned long first_deferred_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
2176         unsigned long spfn, epfn, flags;
2177         unsigned long nr_pages = 0;
2178         u64 i;
2179
2180         /* Only the last zone may have deferred pages */
2181         if (zone_end_pfn(zone) != pgdat_end_pfn(pgdat))
2182                 return false;
2183
2184         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
2185
2186         /*
2187          * If someone grew this zone while we were waiting for spinlock, return
2188          * true, as there might be enough pages already.
2189          */
2190         if (first_deferred_pfn != pgdat->first_deferred_pfn) {
2191                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2192                 return true;
2193         }
2194
2195         /* If the zone is empty somebody else may have cleared out the zone */
2196         if (!deferred_init_mem_pfn_range_in_zone(&i, zone, &spfn, &epfn,
2197                                                  first_deferred_pfn)) {
2198                 pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
2199                 pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2200                 /* Retry only once. */
2201                 return first_deferred_pfn != ULONG_MAX;
2202         }
2203
2204         /*
2205          * Initialize and free pages in MAX_ORDER sized increments so
2206          * that we can avoid introducing any issues with the buddy
2207          * allocator.
2208          */
2209         while (spfn < epfn) {
2210                 /* update our first deferred PFN for this section */
2211                 first_deferred_pfn = spfn;
2212
2213                 nr_pages += deferred_init_maxorder(&i, zone, &spfn, &epfn);
2214                 touch_nmi_watchdog();
2215
2216                 /* We should only stop along section boundaries */
2217                 if ((first_deferred_pfn ^ spfn) < PAGES_PER_SECTION)
2218                         continue;
2219
2220                 /* If our quota has been met we can stop here */
2221                 if (nr_pages >= nr_pages_needed)
2222                         break;
2223         }
2224
2225         pgdat->first_deferred_pfn = spfn;
2226         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
2227
2228         return nr_pages > 0;
2229 }
2230
2231 /*
2232  * deferred_grow_zone() is __init, but it is called from
2233  * get_page_from_freelist() during early boot until deferred_pages permanently
2234  * disables this call. This is why we have refdata wrapper to avoid warning,
2235  * and to ensure that the function body gets unloaded.
2236  */
2237 static bool __ref
2238 _deferred_grow_zone(struct zone *zone, unsigned int order)
2239 {
2240         return deferred_grow_zone(zone, order);
2241 }
2242
2243 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
2244
2245 void __init page_alloc_init_late(void)
2246 {
2247         struct zone *zone;
2248         int nid;
2249
2250 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
2251
2252         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
2253         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
2254         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
2255                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
2256         }
2257
2258         /* Block until all are initialised */
2259         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
2260
2261         /*
2262          * We initialized the rest of the deferred pages.  Permanently disable
2263          * on-demand struct page initialization.
2264          */
2265         static_branch_disable(&deferred_pages);
2266
2267         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
2268         files_maxfiles_init();
2269 #endif
2270
2271         buffer_init();
2272
2273         /* Discard memblock private memory */
2274         memblock_discard();
2275
2276         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
2277                 shuffle_free_memory(NODE_DATA(nid));
2278
2279         for_each_populated_zone(zone)
2280                 set_zone_contiguous(zone);
2281 }
2282
2283 #ifdef CONFIG_CMA
2284 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
2285 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
2286 {
2287         unsigned i = pageblock_nr_pages;
2288         struct page *p = page;
2289
2290         do {
2291                 __ClearPageReserved(p);
2292                 set_page_count(p, 0);
2293         } while (++p, --i);
2294
2295         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
2296         set_page_refcounted(page);
2297         __free_pages(page, pageblock_order);
2298
2299         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
2300         page_zone(page)->cma_pages += pageblock_nr_pages;
2301 }
2302 #endif
2303
2304 /*
2305  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
2306  * Please do not alter this order without good reasons and regression
2307  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
2308  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
2309  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
2310  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
2311  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
2312  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
2313  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
2314  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
2315  *
2316  * -- nyc
2317  */
2318 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
2319         int low, int high, int migratetype)
2320 {
2321         unsigned long size = 1 << high;
2322
2323         while (high > low) {
2324                 high--;
2325                 size >>= 1;
2326                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
2327
2328                 /*
2329                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
2330                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
2331                  * Corresponding page table entries will not be touched,
2332                  * pages will stay not present in virtual address space
2333                  */
2334                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
2335                         continue;
2336
2337                 add_to_free_list(&page[size], zone, high, migratetype);
2338                 set_buddy_order(&page[size], high);
2339         }
2340 }
2341
2342 static void check_new_page_bad(struct page *page)
2343 {
2344         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
2345                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
2346                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
2347                 return;
2348         }
2349
2350         bad_page(page,
2351                  page_bad_reason(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP));
2352 }
2353
2354 /*
2355  * This page is about to be returned from the page allocator
2356  */
2357 static int check_new_page(struct page *page)
2358 {
2359         if (likely(page_expected_state(page,
2360                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
2361                 return 0;
2362
2363         check_new_page_bad(page);
2364         return 1;
2365 }
2366
2367 static inline bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
2368 {
2369         if (static_branch_unlikely(&check_pages_enabled)) {
2370                 for (int i = 0; i < (1 << order); i++) {
2371                         struct page *p = page + i;
2372
2373                         if (unlikely(check_new_page(p)))
2374                                 return true;
2375                 }
2376         }
2377
2378         return false;
2379 }
2380
2381 static inline bool should_skip_kasan_unpoison(gfp_t flags)
2382 {
2383         /* Don't skip if a software KASAN mode is enabled. */
2384         if (IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_GENERIC) ||
2385             IS_ENABLED(CONFIG_KASAN_SW_TAGS))
2386                 return false;
2387
2388         /* Skip, if hardware tag-based KASAN is not enabled. */
2389         if (!kasan_hw_tags_enabled())
2390                 return true;
2391
2392         /*
2393          * With hardware tag-based KASAN enabled, skip if this has been
2394          * requested via __GFP_SKIP_KASAN.
2395          */
2396         return flags & __GFP_SKIP_KASAN;
2397 }
2398
2399 static inline bool should_skip_init(gfp_t flags)
2400 {
2401         /* Don't skip, if hardware tag-based KASAN is not enabled. */
2402         if (!kasan_hw_tags_enabled())
2403                 return false;
2404
2405         /* For hardware tag-based KASAN, skip if requested. */
2406         return (flags & __GFP_SKIP_ZERO);
2407 }
2408
2409 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
2410                                 gfp_t gfp_flags)
2411 {
2412         bool init = !want_init_on_free() && want_init_on_alloc(gfp_flags) &&
2413                         !should_skip_init(gfp_flags);
2414         bool zero_tags = init && (gfp_flags & __GFP_ZEROTAGS);
2415         int i;
2416
2417         set_page_private(page, 0);
2418         set_page_refcounted(page);
2419
2420         arch_alloc_page(page, order);
2421         debug_pagealloc_map_pages(page, 1 << order);
2422
2423         /*
2424          * Page unpoisoning must happen before memory initialization.
2425          * Otherwise, the poison pattern will be overwritten for __GFP_ZERO
2426          * allocations and the page unpoisoning code will complain.
2427          */
2428         kernel_unpoison_pages(page, 1 << order);
2429
2430         /*
2431          * As memory initialization might be integrated into KASAN,
2432          * KASAN unpoisoning and memory initializion code must be
2433          * kept together to avoid discrepancies in behavior.
2434          */
2435
2436         /*
2437          * If memory tags should be zeroed
2438          * (which happens only when memory should be initialized as well).
2439          */
2440         if (zero_tags) {
2441                 /* Initialize both memory and memory tags. */
2442                 for (i = 0; i != 1 << order; ++i)
2443                         tag_clear_highpage(page + i);
2444
2445                 /* Take note that memory was initialized by the loop above. */
2446                 init = false;
2447         }
2448         if (!should_skip_kasan_unpoison(gfp_flags) &&
2449             kasan_unpoison_pages(page, order, init)) {
2450                 /* Take note that memory was initialized by KASAN. */
2451                 if (kasan_has_integrated_init())
2452                         init = false;
2453         } else {
2454                 /*
2455                  * If memory tags have not been set by KASAN, reset the page
2456                  * tags to ensure page_address() dereferencing does not fault.
2457                  */
2458                 for (i = 0; i != 1 << order; ++i)
2459                         page_kasan_tag_reset(page + i);
2460         }
2461         /* If memory is still not initialized, initialize it now. */
2462         if (init)
2463                 kernel_init_pages(page, 1 << order);
2464
2465         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
2466         page_table_check_alloc(page, order);
2467 }
2468
2469 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
2470                                                         unsigned int alloc_flags)
2471 {
2472         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
2473
2474         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
2475                 prep_compound_page(page, order);
2476
2477         /*
2478          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
2479          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
2480          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
2481          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
2482          */
2483         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2484                 set_page_pfmemalloc(page);
2485         else
2486                 clear_page_pfmemalloc(page);
2487 }
2488
2489 /*
2490  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
2491  * the smallest available page from the freelists
2492  */
2493 static __always_inline
2494 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
2495                                                 int migratetype)
2496 {
2497         unsigned int current_order;
2498         struct free_area *area;
2499         struct page *page;
2500
2501         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
2502         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
2503                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2504                 page = get_page_from_free_area(area, migratetype);
2505                 if (!page)
2506                         continue;
2507                 del_page_from_free_list(page, zone, current_order);
2508                 expand(zone, page, order, current_order, migratetype);
2509                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2510                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype,
2511                                 pcp_allowed_order(order) &&
2512                                 migratetype < MIGRATE_PCPTYPES);
2513                 return page;
2514         }
2515
2516         return NULL;
2517 }
2518
2519
2520 /*
2521  * This array describes the order lists are fallen back to when
2522  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
2523  *
2524  * The other migratetypes do not have fallbacks.
2525  */
2526 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][MIGRATE_PCPTYPES - 1] = {
2527         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE   },
2528         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE },
2529         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE   },
2530 };
2531
2532 #ifdef CONFIG_CMA
2533 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2534                                         unsigned int order)
2535 {
2536         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
2537 }
2538 #else
2539 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
2540                                         unsigned int order) { return NULL; }
2541 #endif
2542
2543 /*
2544  * Move the free pages in a range to the freelist tail of the requested type.
2545  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
2546  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
2547  */
2548 static int move_freepages(struct zone *zone,
2549                           unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
2550                           int migratetype, int *num_movable)
2551 {
2552         struct page *page;
2553         unsigned long pfn;
2554         unsigned int order;
2555         int pages_moved = 0;
2556
2557         for (pfn = start_pfn; pfn <= end_pfn;) {
2558                 page = pfn_to_page(pfn);
2559                 if (!PageBuddy(page)) {
2560                         /*
2561                          * We assume that pages that could be isolated for
2562                          * migration are movable. But we don't actually try
2563                          * isolating, as that would be expensive.
2564                          */
2565                         if (num_movable &&
2566                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
2567                                 (*num_movable)++;
2568                         pfn++;
2569                         continue;
2570                 }
2571
2572                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
2573                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
2574                 VM_BUG_ON_PAGE(page_zone(page) != zone, page);
2575
2576                 order = buddy_order(page);
2577                 move_to_free_list(page, zone, order, migratetype);
2578                 pfn += 1 << order;
2579                 pages_moved += 1 << order;
2580         }
2581
2582         return pages_moved;
2583 }
2584
2585 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
2586                                 int migratetype, int *num_movable)
2587 {
2588         unsigned long start_pfn, end_pfn, pfn;
2589
2590         if (num_movable)
2591                 *num_movable = 0;
2592
2593         pfn = page_to_pfn(page);
2594         start_pfn = pageblock_start_pfn(pfn);
2595         end_pfn = pageblock_end_pfn(pfn) - 1;
2596
2597         /* Do not cross zone boundaries */
2598         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
2599                 start_pfn = pfn;
2600         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
2601                 return 0;
2602
2603         return move_freepages(zone, start_pfn, end_pfn, migratetype,
2604                                                                 num_movable);
2605 }
2606
2607 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
2608                                         int start_order, int migratetype)
2609 {
2610         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
2611
2612         while (nr_pageblocks--) {
2613                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
2614                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
2615         }
2616 }
2617
2618 /*
2619  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
2620  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
2621  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
2622  *
2623  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
2624  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
2625  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
2626  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
2627  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
2628  * pageblocks.
2629  */
2630 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2631 {
2632         /*
2633          * Leaving this order check is intended, although there is
2634          * relaxed order check in next check. The reason is that
2635          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2636          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2637          * so could be changed anytime.
2638          */
2639         if (order >= pageblock_order)
2640                 return true;
2641
2642         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2643                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2644                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2645                 page_group_by_mobility_disabled)
2646                 return true;
2647
2648         return false;
2649 }
2650
2651 static inline bool boost_watermark(struct zone *zone)
2652 {
2653         unsigned long max_boost;
2654
2655         if (!watermark_boost_factor)
2656                 return false;
2657         /*
2658          * Don't bother in zones that are unlikely to produce results.
2659          * On small machines, including kdump capture kernels running
2660          * in a small area, boosting the watermark can cause an out of
2661          * memory situation immediately.
2662          */
2663         if ((pageblock_nr_pages * 4) > zone_managed_pages(zone))
2664                 return false;
2665
2666         max_boost = mult_frac(zone->_watermark[WMARK_HIGH],
2667                         watermark_boost_factor, 10000);
2668
2669         /*
2670          * high watermark may be uninitialised if fragmentation occurs
2671          * very early in boot so do not boost. We do not fall
2672          * through and boost by pageblock_nr_pages as failing
2673          * allocations that early means that reclaim is not going
2674          * to help and it may even be impossible to reclaim the
2675          * boosted watermark resulting in a hang.
2676          */
2677         if (!max_boost)
2678                 return false;
2679
2680         max_boost = max(pageblock_nr_pages, max_boost);
2681
2682         zone->watermark_boost = min(zone->watermark_boost + pageblock_nr_pages,
2683                 max_boost);
2684
2685         return true;
2686 }
2687
2688 /*
2689  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2690  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2691  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2692  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2693  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2694  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2695  */
2696 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2697                 unsigned int alloc_flags, int start_type, bool whole_block)
2698 {
2699         unsigned int current_order = buddy_order(page);
2700         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2701         int old_block_type;
2702
2703         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2704
2705         /*
2706          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2707          * highatomic accounting.
2708          */
2709         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2710                 goto single_page;
2711
2712         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2713         if (current_order >= pageblock_order) {
2714                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2715                 goto single_page;
2716         }
2717
2718         /*
2719          * Boost watermarks to increase reclaim pressure to reduce the
2720          * likelihood of future fallbacks. Wake kswapd now as the node
2721          * may be balanced overall and kswapd will not wake naturally.
2722          */
2723         if (boost_watermark(zone) && (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD))
2724                 set_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
2725
2726         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2727         if (!whole_block)
2728                 goto single_page;
2729
2730         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2731                                                 &movable_pages);
2732         /*
2733          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2734          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2735          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2736          */
2737         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2738                 alike_pages = movable_pages;
2739         } else {
2740                 /*
2741                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2742                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2743                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2744                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2745                  * exact migratetype of non-movable pages.
2746                  */
2747                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2748                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2749                                                 - (free_pages + movable_pages);
2750                 else
2751                         alike_pages = 0;
2752         }
2753
2754         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2755         if (!free_pages)
2756                 goto single_page;
2757
2758         /*
2759          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2760          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2761          */
2762         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2763                         page_group_by_mobility_disabled)
2764                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2765
2766         return;
2767
2768 single_page:
2769         move_to_free_list(page, zone, current_order, start_type);
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2774  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2775  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2776  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2777  */
2778 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2779                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2780 {
2781         int i;
2782         int fallback_mt;
2783
2784         if (area->nr_free == 0)
2785                 return -1;
2786
2787         *can_steal = false;
2788         for (i = 0; i < MIGRATE_PCPTYPES - 1 ; i++) {
2789                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2790                 if (free_area_empty(area, fallback_mt))
2791                         continue;
2792
2793                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2794                         *can_steal = true;
2795
2796                 if (!only_stealable)
2797                         return fallback_mt;
2798
2799                 if (*can_steal)
2800                         return fallback_mt;
2801         }
2802
2803         return -1;
2804 }
2805
2806 /*
2807  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2808  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2809  */
2810 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2811                                 unsigned int alloc_order)
2812 {
2813         int mt;
2814         unsigned long max_managed, flags;
2815
2816         /*
2817          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2818          * Check is race-prone but harmless.
2819          */
2820         max_managed = (zone_managed_pages(zone) / 100) + pageblock_nr_pages;
2821         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2822                 return;
2823
2824         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2825
2826         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2827         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2828                 goto out_unlock;
2829
2830         /* Yoink! */
2831         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2832         /* Only reserve normal pageblocks (i.e., they can merge with others) */
2833         if (migratetype_is_mergeable(mt)) {
2834                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2835                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2836                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2837         }
2838
2839 out_unlock:
2840         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2841 }
2842
2843 /*
2844  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2845  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2846  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2847  * to recover from than an OOM.
2848  *
2849  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2850  * pageblock is exhausted.
2851  */
2852 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2853                                                 bool force)
2854 {
2855         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2856         unsigned long flags;
2857         struct zoneref *z;
2858         struct zone *zone;
2859         struct page *page;
2860         int order;
2861         bool ret;
2862
2863         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->highest_zoneidx,
2864                                                                 ac->nodemask) {
2865                 /*
2866                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2867                  * is really high.
2868                  */
2869                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2870                                         pageblock_nr_pages)
2871                         continue;
2872
2873                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2874                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2875                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2876
2877                         page = get_page_from_free_area(area, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2878                         if (!page)
2879                                 continue;
2880
2881                         /*
2882                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2883                          * we can counter several free pages in a pageblock
2884                          * in this loop although we changed the pageblock type
2885                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2886                          * adjust the count once.
2887                          */
2888                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2889                                 /*
2890                                  * It should never happen but changes to
2891                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2892                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2893                                  * while unreserving so be safe and watch for
2894                                  * underflows.
2895                                  */
2896                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2897                                                 pageblock_nr_pages,
2898                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2899                         }
2900
2901                         /*
2902                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2903                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2904                          * is doing the work and needs the pages. More
2905                          * importantly, if the block was always converted to
2906                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2907                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2908                          * may increase.
2909                          */
2910                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2911                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2912                                                                         NULL);
2913                         if (ret) {
2914                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2915                                 return ret;
2916                         }
2917                 }
2918                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2919         }
2920
2921         return false;
2922 }
2923
2924 /*
2925  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2926  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2927  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2928  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2929  *
2930  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2931  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2932  * condition simpler.
2933  */
2934 static __always_inline bool
2935 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype,
2936                                                 unsigned int alloc_flags)
2937 {
2938         struct free_area *area;
2939         int current_order;
2940         int min_order = order;
2941         struct page *page;
2942         int fallback_mt;
2943         bool can_steal;
2944
2945         /*
2946          * Do not steal pages from freelists belonging to other pageblocks
2947          * i.e. orders < pageblock_order. If there are no local zones free,
2948          * the zonelists will be reiterated without ALLOC_NOFRAGMENT.
2949          */
2950         if (order < pageblock_order && alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT)
2951                 min_order = pageblock_order;
2952
2953         /*
2954          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2955          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2956          * would be too costly to do exactly.
2957          */
2958         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= min_order;
2959                                 --current_order) {
2960                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2961                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2962                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2963                 if (fallback_mt == -1)
2964                         continue;
2965
2966                 /*
2967                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2968                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2969                  * steal and split the smallest available page instead of the
2970                  * largest available page, because even if the next movable
2971                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2972                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2973                  */
2974                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2975                                         && current_order > order)
2976                         goto find_smallest;
2977
2978                 goto do_steal;
2979         }
2980
2981         return false;
2982
2983 find_smallest:
2984         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2985                                                         current_order++) {
2986                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2987                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2988                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2989                 if (fallback_mt != -1)
2990                         break;
2991         }
2992
2993         /*
2994          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2995          * when looking for the largest page.
2996          */
2997         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2998
2999 do_steal:
3000         page = get_page_from_free_area(area, fallback_mt);
3001
3002         steal_suitable_fallback(zone, page, alloc_flags, start_migratetype,
3003                                                                 can_steal);
3004
3005         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
3006                 start_migratetype, fallback_mt);
3007
3008         return true;
3009
3010 }
3011
3012 /*
3013  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
3014  * Call me with the zone->lock already held.
3015  */
3016 static __always_inline struct page *
3017 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype,
3018                                                 unsigned int alloc_flags)
3019 {
3020         struct page *page;
3021
3022         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA)) {
3023                 /*
3024                  * Balance movable allocations between regular and CMA areas by
3025                  * allocating from CMA when over half of the zone's free memory
3026                  * is in the CMA area.
3027                  */
3028                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA &&
3029                     zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES) >
3030                     zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES) / 2) {
3031                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
3032                         if (page)
3033                                 return page;
3034                 }
3035         }
3036 retry:
3037         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
3038         if (unlikely(!page)) {
3039                 if (alloc_flags & ALLOC_CMA)
3040                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
3041
3042                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype,
3043                                                                 alloc_flags))
3044                         goto retry;
3045         }
3046         return page;
3047 }
3048
3049 /*
3050  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
3051  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
3052  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
3053  */
3054 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
3055                         unsigned long count, struct list_head *list,
3056                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3057 {
3058         unsigned long flags;
3059         int i;
3060
3061         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3062         for (i = 0; i < count; ++i) {
3063                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype,
3064                                                                 alloc_flags);
3065                 if (unlikely(page == NULL))
3066                         break;
3067
3068                 /*
3069                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
3070                  * physical page order. The page is added to the tail of
3071                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
3072                  * is ordered by page number under some conditions. This is
3073                  * useful for IO devices that can forward direction from the
3074                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
3075                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
3076                  * pages are ordered properly.
3077                  */
3078                 list_add_tail(&page->pcp_list, list);
3079                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
3080                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
3081                                               -(1 << order));
3082         }
3083
3084         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
3085         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3086
3087         return i;
3088 }
3089
3090 #ifdef CONFIG_NUMA
3091 /*
3092  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
3093  * currently executing processor on remote nodes after they have
3094  * expired.
3095  */
3096 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
3097 {
3098         int to_drain, batch;
3099
3100         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3101         to_drain = min(pcp->count, batch);
3102         if (to_drain > 0) {
3103                 spin_lock(&pcp->lock);
3104                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp, 0);
3105                 spin_unlock(&pcp->lock);
3106         }
3107 }
3108 #endif
3109
3110 /*
3111  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
3112  */
3113 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
3114 {
3115         struct per_cpu_pages *pcp;
3116
3117         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3118         if (pcp->count) {
3119                 spin_lock(&pcp->lock);
3120                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp, 0);
3121                 spin_unlock(&pcp->lock);
3122         }
3123 }
3124
3125 /*
3126  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
3127  */
3128 static void drain_pages(unsigned int cpu)
3129 {
3130         struct zone *zone;
3131
3132         for_each_populated_zone(zone) {
3133                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3134         }
3135 }
3136
3137 /*
3138  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
3139  */
3140 void drain_local_pages(struct zone *zone)
3141 {
3142         int cpu = smp_processor_id();
3143
3144         if (zone)
3145                 drain_pages_zone(cpu, zone);
3146         else
3147                 drain_pages(cpu);
3148 }
3149
3150 /*
3151  * The implementation of drain_all_pages(), exposing an extra parameter to
3152  * drain on all cpus.
3153  *
3154  * drain_all_pages() is optimized to only execute on cpus where pcplists are
3155  * not empty. The check for non-emptiness can however race with a free to
3156  * pcplist that has not yet increased the pcp->count from 0 to 1. Callers
3157  * that need the guarantee that every CPU has drained can disable the
3158  * optimizing racy check.
3159  */
3160 static void __drain_all_pages(struct zone *zone, bool force_all_cpus)
3161 {
3162         int cpu;
3163
3164         /*
3165          * Allocate in the BSS so we won't require allocation in
3166          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
3167          */
3168         static cpumask_t cpus_with_pcps;
3169
3170         /*
3171          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
3172          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
3173          * the drain to be complete when the call returns.
3174          */
3175         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
3176                 if (!zone)
3177                         return;
3178                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
3179         }
3180
3181         /*
3182          * We don't care about racing with CPU hotplug event
3183          * as offline notification will cause the notified
3184          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
3185          * disables preemption as part of its processing
3186          */
3187         for_each_online_cpu(cpu) {
3188                 struct per_cpu_pages *pcp;
3189                 struct zone *z;
3190                 bool has_pcps = false;
3191
3192                 if (force_all_cpus) {
3193                         /*
3194                          * The pcp.count check is racy, some callers need a
3195                          * guarantee that no cpu is missed.
3196                          */
3197                         has_pcps = true;
3198                 } else if (zone) {
3199                         pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
3200                         if (pcp->count)
3201                                 has_pcps = true;
3202                 } else {
3203                         for_each_populated_zone(z) {
3204                                 pcp = per_cpu_ptr(z->per_cpu_pageset, cpu);
3205                                 if (pcp->count) {
3206                                         has_pcps = true;
3207                                         break;
3208                                 }
3209                         }
3210                 }
3211
3212                 if (has_pcps)
3213                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3214                 else
3215                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
3216         }
3217
3218         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
3219                 if (zone)
3220                         drain_pages_zone(cpu, zone);
3221                 else
3222                         drain_pages(cpu);
3223         }
3224
3225         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
3226 }
3227
3228 /*
3229  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
3230  *
3231  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
3232  */
3233 void drain_all_pages(struct zone *zone)
3234 {
3235         __drain_all_pages(zone, false);
3236 }
3237
3238 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3239
3240 /*
3241  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
3242  */
3243 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
3244
3245 void mark_free_pages(struct zone *zone)
3246 {
3247         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
3248         unsigned long flags;
3249         unsigned int order, t;
3250         struct page *page;
3251
3252         if (zone_is_empty(zone))
3253                 return;
3254
3255         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3256
3257         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
3258         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
3259                 if (pfn_valid(pfn)) {
3260                         page = pfn_to_page(pfn);
3261
3262                         if (!--page_count) {
3263                                 touch_nmi_watchdog();
3264                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
3265                         }
3266
3267                         if (page_zone(page) != zone)
3268                                 continue;
3269
3270                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
3271                                 swsusp_unset_page_free(page);
3272                 }
3273
3274         for_each_migratetype_order(order, t) {
3275                 list_for_each_entry(page,
3276                                 &zone->free_area[order].free_list[t], buddy_list) {
3277                         unsigned long i;
3278
3279                         pfn = page_to_pfn(page);
3280                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
3281                                 if (!--page_count) {
3282                                         touch_nmi_watchdog();
3283                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
3284                                 }
3285                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
3286                         }
3287                 }
3288         }
3289         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3290 }
3291 #endif /* CONFIG_PM */
3292
3293 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn,
3294                                                         unsigned int order)
3295 {
3296         int migratetype;
3297
3298         if (!free_pages_prepare(page, order, FPI_NONE))
3299                 return false;
3300
3301         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
3302         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
3303         return true;
3304 }
3305
3306 static int nr_pcp_free(struct per_cpu_pages *pcp, int high, int batch,
3307                        bool free_high)
3308 {
3309         int min_nr_free, max_nr_free;
3310
3311         /* Free everything if batch freeing high-order pages. */
3312         if (unlikely(free_high))
3313                 return pcp->count;
3314
3315         /* Check for PCP disabled or boot pageset */
3316         if (unlikely(high < batch))
3317                 return 1;
3318
3319         /* Leave at least pcp->batch pages on the list */
3320         min_nr_free = batch;
3321         max_nr_free = high - batch;
3322
3323         /*
3324          * Double the number of pages freed each time there is subsequent
3325          * freeing of pages without any allocation.
3326          */
3327         batch <<= pcp->free_factor;
3328         if (batch < max_nr_free)
3329                 pcp->free_factor++;
3330         batch = clamp(batch, min_nr_free, max_nr_free);
3331
3332         return batch;
3333 }
3334
3335 static int nr_pcp_high(struct per_cpu_pages *pcp, struct zone *zone,
3336                        bool free_high)
3337 {
3338         int high = READ_ONCE(pcp->high);
3339
3340         if (unlikely(!high || free_high))
3341                 return 0;
3342
3343         if (!test_bit(ZONE_RECLAIM_ACTIVE, &zone->flags))
3344                 return high;
3345
3346         /*
3347          * If reclaim is active, limit the number of pages that can be
3348          * stored on pcp lists
3349          */
3350         return min(READ_ONCE(pcp->batch) << 2, high);
3351 }
3352
3353 static void free_unref_page_commit(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp,
3354                                    struct page *page, int migratetype,
3355                                    unsigned int order)
3356 {
3357         int high;
3358         int pindex;
3359         bool free_high;
3360
3361         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
3362         pindex = order_to_pindex(migratetype, order);
3363         list_add(&page->pcp_list, &pcp->lists[pindex]);
3364         pcp->count += 1 << order;
3365
3366         /*
3367          * As high-order pages other than THP's stored on PCP can contribute
3368          * to fragmentation, limit the number stored when PCP is heavily
3369          * freeing without allocation. The remainder after bulk freeing
3370          * stops will be drained from vmstat refresh context.
3371          */
3372         free_high = (pcp->free_factor && order && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3373
3374         high = nr_pcp_high(pcp, zone, free_high);
3375         if (pcp->count >= high) {
3376                 int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3377
3378                 free_pcppages_bulk(zone, nr_pcp_free(pcp, high, batch, free_high), pcp, pindex);
3379         }
3380 }
3381
3382 /*
3383  * Free a pcp page
3384  */
3385 void free_unref_page(struct page *page, unsigned int order)
3386 {
3387         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
3388         struct per_cpu_pages *pcp;
3389         struct zone *zone;
3390         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3391         int migratetype;
3392
3393         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, order))
3394                 return;
3395
3396         /*
3397          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
3398          * Place ISOLATE pages on the isolated list because they are being
3399          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
3400          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
3401          * excessively into the page allocator
3402          */
3403         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3404         if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES)) {
3405                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3406                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype, FPI_NONE);
3407                         return;
3408                 }
3409                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3410         }
3411
3412         zone = page_zone(page);
3413         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
3414         pcp = pcp_spin_trylock(zone->per_cpu_pageset);
3415         if (pcp) {
3416                 free_unref_page_commit(zone, pcp, page, migratetype, order);
3417                 pcp_spin_unlock(pcp);
3418         } else {
3419                 free_one_page(zone, page, pfn, order, migratetype, FPI_NONE);
3420         }
3421         pcp_trylock_finish(UP_flags);
3422 }
3423
3424 /*
3425  * Free a list of 0-order pages
3426  */
3427 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
3428 {
3429         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
3430         struct page *page, *next;
3431         struct per_cpu_pages *pcp = NULL;
3432         struct zone *locked_zone = NULL;
3433         int batch_count = 0;
3434         int migratetype;
3435
3436         /* Prepare pages for freeing */
3437         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3438                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
3439                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn, 0)) {
3440                         list_del(&page->lru);
3441                         continue;
3442                 }
3443
3444                 /*
3445                  * Free isolated pages directly to the allocator, see
3446                  * comment in free_unref_page.
3447                  */
3448                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3449                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
3450                         list_del(&page->lru);
3451                         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, 0, migratetype, FPI_NONE);
3452                         continue;
3453                 }
3454         }
3455
3456         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
3457                 struct zone *zone = page_zone(page);
3458
3459                 list_del(&page->lru);
3460                 migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
3461
3462                 /*
3463                  * Either different zone requiring a different pcp lock or
3464                  * excessive lock hold times when freeing a large list of
3465                  * pages.
3466                  */
3467                 if (zone != locked_zone || batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
3468                         if (pcp) {
3469                                 pcp_spin_unlock(pcp);
3470                                 pcp_trylock_finish(UP_flags);
3471                         }
3472
3473                         batch_count = 0;
3474
3475                         /*
3476                          * trylock is necessary as pages may be getting freed
3477                          * from IRQ or SoftIRQ context after an IO completion.
3478                          */
3479                         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
3480                         pcp = pcp_spin_trylock(zone->per_cpu_pageset);
3481                         if (unlikely(!pcp)) {
3482                                 pcp_trylock_finish(UP_flags);
3483                                 free_one_page(zone, page, page_to_pfn(page),
3484                                               0, migratetype, FPI_NONE);
3485                                 locked_zone = NULL;
3486                                 continue;
3487                         }
3488                         locked_zone = zone;
3489                 }
3490
3491                 /*
3492                  * Non-isolated types over MIGRATE_PCPTYPES get added
3493                  * to the MIGRATE_MOVABLE pcp list.
3494                  */
3495                 if (unlikely(migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES))
3496                         migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
3497
3498                 trace_mm_page_free_batched(page);
3499                 free_unref_page_commit(zone, pcp, page, migratetype, 0);
3500                 batch_count++;
3501         }
3502
3503         if (pcp) {
3504                 pcp_spin_unlock(pcp);
3505                 pcp_trylock_finish(UP_flags);
3506         }
3507 }
3508
3509 /*
3510  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
3511  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
3512  * Each sub-page must be freed individually.
3513  *
3514  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
3515  * Please consult with lkml before using this in your driver.
3516  */
3517 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
3518 {
3519         int i;
3520
3521         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
3522         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
3523
3524         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
3525                 set_page_refcounted(page + i);
3526         split_page_owner(page, 1 << order);
3527         split_page_memcg(page, 1 << order);
3528 }
3529 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
3530
3531 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
3532 {
3533         struct zone *zone = page_zone(page);
3534         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3535
3536         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
3537                 unsigned long watermark;
3538                 /*
3539                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
3540                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
3541                  * watermark, because we already know our high-order page
3542                  * exists.
3543                  */
3544                 watermark = zone->_watermark[WMARK_MIN] + (1UL << order);
3545                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
3546                         return 0;
3547
3548                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
3549         }
3550
3551         del_page_from_free_list(page, zone, order);
3552
3553         /*
3554          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
3555          * pageblock
3556          */
3557         if (order >= pageblock_order - 1) {
3558                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
3559                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
3560                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
3561                         /*
3562                          * Only change normal pageblocks (i.e., they can merge
3563                          * with others)
3564                          */
3565                         if (migratetype_is_mergeable(mt))
3566                                 set_pageblock_migratetype(page,
3567                                                           MIGRATE_MOVABLE);
3568                 }
3569         }
3570
3571         return 1UL << order;
3572 }
3573
3574 /**
3575  * __putback_isolated_page - Return a now-isolated page back where we got it
3576  * @page: Page that was isolated
3577  * @order: Order of the isolated page
3578  * @mt: The page's pageblock's migratetype
3579  *
3580  * This function is meant to return a page pulled from the free lists via
3581  * __isolate_free_page back to the free lists they were pulled from.
3582  */
3583 void __putback_isolated_page(struct page *page, unsigned int order, int mt)
3584 {
3585         struct zone *zone = page_zone(page);
3586
3587         /* zone lock should be held when this function is called */
3588         lockdep_assert_held(&zone->lock);
3589
3590         /* Return isolated page to tail of freelist. */
3591         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, order, mt,
3592                         FPI_SKIP_REPORT_NOTIFY | FPI_TO_TAIL);
3593 }
3594
3595 /*
3596  * Update NUMA hit/miss statistics
3597  */
3598 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
3599                                    long nr_account)
3600 {
3601 #ifdef CONFIG_NUMA
3602         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
3603
3604         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
3605         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
3606                 return;
3607
3608         if (zone_to_nid(z) != numa_node_id())
3609                 local_stat = NUMA_OTHER;
3610
3611         if (zone_to_nid(z) == zone_to_nid(preferred_zone))
3612                 __count_numa_events(z, NUMA_HIT, nr_account);
3613         else {
3614                 __count_numa_events(z, NUMA_MISS, nr_account);
3615                 __count_numa_events(preferred_zone, NUMA_FOREIGN, nr_account);
3616         }
3617         __count_numa_events(z, local_stat, nr_account);
3618 #endif
3619 }
3620
3621 static __always_inline
3622 struct page *rmqueue_buddy(struct zone *preferred_zone, struct zone *zone,
3623                            unsigned int order, unsigned int alloc_flags,
3624                            int migratetype)
3625 {
3626         struct page *page;
3627         unsigned long flags;
3628
3629         do {
3630                 page = NULL;
3631                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3632                 /*
3633                  * order-0 request can reach here when the pcplist is skipped
3634                  * due to non-CMA allocation context. HIGHATOMIC area is
3635                  * reserved for high-order atomic allocation, so order-0
3636                  * request should skip it.
3637                  */
3638                 if (alloc_flags & ALLOC_HIGHATOMIC)
3639                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3640                 if (!page) {
3641                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype, alloc_flags);
3642
3643                         /*
3644                          * If the allocation fails, allow OOM handling access
3645                          * to HIGHATOMIC reserves as failing now is worse than
3646                          * failing a high-order atomic allocation in the
3647                          * future.
3648                          */
3649                         if (!page && (alloc_flags & ALLOC_OOM))
3650                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
3651
3652                         if (!page) {
3653                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3654                                 return NULL;
3655                         }
3656                 }
3657                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
3658                                           get_pcppage_migratetype(page));
3659                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3660         } while (check_new_pages(page, order));
3661
3662         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3663         zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3664
3665         return page;
3666 }
3667
3668 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
3669 static inline
3670 struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, unsigned int order,
3671                         int migratetype,
3672                         unsigned int alloc_flags,
3673                         struct per_cpu_pages *pcp,
3674                         struct list_head *list)
3675 {
3676         struct page *page;
3677
3678         do {
3679                 if (list_empty(list)) {
3680                         int batch = READ_ONCE(pcp->batch);
3681                         int alloced;
3682
3683                         /*
3684                          * Scale batch relative to order if batch implies
3685                          * free pages can be stored on the PCP. Batch can
3686                          * be 1 for small zones or for boot pagesets which
3687                          * should never store free pages as the pages may
3688                          * belong to arbitrary zones.
3689                          */
3690                         if (batch > 1)
3691                                 batch = max(batch >> order, 2);
3692                         alloced = rmqueue_bulk(zone, order,
3693                                         batch, list,
3694                                         migratetype, alloc_flags);
3695
3696                         pcp->count += alloced << order;
3697                         if (unlikely(list_empty(list)))
3698                                 return NULL;
3699                 }
3700
3701                 page = list_first_entry(list, struct page, pcp_list);
3702                 list_del(&page->pcp_list);
3703                 pcp->count -= 1 << order;
3704         } while (check_new_pages(page, order));
3705
3706         return page;
3707 }
3708
3709 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
3710 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
3711                         struct zone *zone, unsigned int order,
3712                         int migratetype, unsigned int alloc_flags)
3713 {
3714         struct per_cpu_pages *pcp;
3715         struct list_head *list;
3716         struct page *page;
3717         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
3718
3719         /* spin_trylock may fail due to a parallel drain or IRQ reentrancy. */
3720         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
3721         pcp = pcp_spin_trylock(zone->per_cpu_pageset);
3722         if (!pcp) {
3723                 pcp_trylock_finish(UP_flags);
3724                 return NULL;
3725         }
3726
3727         /*
3728          * On allocation, reduce the number of pages that are batch freed.
3729          * See nr_pcp_free() where free_factor is increased for subsequent
3730          * frees.
3731          */
3732         pcp->free_factor >>= 1;
3733         list = &pcp->lists[order_to_pindex(migratetype, order)];
3734         page = __rmqueue_pcplist(zone, order, migratetype, alloc_flags, pcp, list);
3735         pcp_spin_unlock(pcp);
3736         pcp_trylock_finish(UP_flags);
3737         if (page) {
3738                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
3739                 zone_statistics(preferred_zone, zone, 1);
3740         }
3741         return page;
3742 }
3743
3744 /*
3745  * Allocate a page from the given zone.
3746  * Use pcplists for THP or "cheap" high-order allocations.
3747  */
3748
3749 /*
3750  * Do not instrument rmqueue() with KMSAN. This function may call
3751  * __msan_poison_alloca() through a call to set_pfnblock_flags_mask().
3752  * If __msan_poison_alloca() attempts to allocate pages for the stack depot, it
3753  * may call rmqueue() again, which will result in a deadlock.
3754  */
3755 __no_sanitize_memory
3756 static inline
3757 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
3758                         struct zone *zone, unsigned int order,
3759                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
3760                         int migratetype)
3761 {
3762         struct page *page;
3763
3764         /*
3765          * We most definitely don't want callers attempting to
3766          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
3767          */
3768         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
3769
3770         if (likely(pcp_allowed_order(order))) {
3771                 /*
3772                  * MIGRATE_MOVABLE pcplist could have the pages on CMA area and
3773                  * we need to skip it when CMA area isn't allowed.
3774                  */
3775                 if (!IS_ENABLED(CONFIG_CMA) || alloc_flags & ALLOC_CMA ||
3776                                 migratetype != MIGRATE_MOVABLE) {
3777                         page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
3778                                         migratetype, alloc_flags);
3779                         if (likely(page))
3780                                 goto out;
3781                 }
3782         }
3783
3784         page = rmqueue_buddy(preferred_zone, zone, order, alloc_flags,
3785                                                         migratetype);
3786
3787 out:
3788         /* Separate test+clear to avoid unnecessary atomics */
3789         if (unlikely(test_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags))) {
3790                 clear_bit(ZONE_BOOSTED_WATERMARK, &zone->flags);
3791                 wakeup_kswapd(zone, 0, 0, zone_idx(zone));
3792         }
3793
3794         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
3795         return page;
3796 }
3797
3798 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
3799
3800 static struct {
3801         struct fault_attr attr;
3802
3803         bool ignore_gfp_highmem;
3804         bool ignore_gfp_reclaim;
3805         u32 min_order;
3806 } fail_page_alloc = {
3807         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
3808         .ignore_gfp_reclaim = true,
3809         .ignore_gfp_highmem = true,
3810         .min_order = 1,
3811 };
3812
3813 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
3814 {
3815         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
3816 }
3817 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
3818
3819 static bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3820 {
3821         int flags = 0;
3822
3823         if (order < fail_page_alloc.min_order)
3824                 return false;
3825         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3826                 return false;
3827         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
3828                 return false;
3829         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
3830                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3831                 return false;
3832
3833         /* See comment in __should_failslab() */
3834         if (gfp_mask & __GFP_NOWARN)
3835                 flags |= FAULT_NOWARN;
3836
3837         return should_fail_ex(&fail_page_alloc.attr, 1 << order, flags);
3838 }
3839
3840 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
3841
3842 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
3843 {
3844         umode_t mode = S_IFREG | 0600;
3845         struct dentry *dir;
3846
3847         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
3848                                         &fail_page_alloc.attr);
3849
3850         debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
3851                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim);
3852         debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
3853                             &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem);
3854         debugfs_create_u32("min-order", mode, dir, &fail_page_alloc.min_order);
3855
3856         return 0;
3857 }
3858
3859 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
3860
3861 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
3862
3863 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3864
3865 static inline bool __should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3866 {
3867         return false;
3868 }
3869
3870 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3871
3872 noinline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3873 {
3874         return __should_fail_alloc_page(gfp_mask, order);
3875 }
3876 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_alloc_page, TRUE);
3877
3878 static inline long __zone_watermark_unusable_free(struct zone *z,
3879                                 unsigned int order, unsigned int alloc_flags)
3880 {
3881         long unusable_free = (1 << order) - 1;
3882
3883         /*
3884          * If the caller does not have rights to reserves below the min
3885          * watermark then subtract the high-atomic reserves. This will
3886          * over-estimate the size of the atomic reserve but it avoids a search.
3887          */
3888         if (likely(!(alloc_flags & ALLOC_RESERVES)))
3889                 unusable_free += z->nr_reserved_highatomic;
3890
3891 #ifdef CONFIG_CMA
3892         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3893         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3894                 unusable_free += zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3895 #endif
3896
3897         return unusable_free;
3898 }
3899
3900 /*
3901  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3902  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3903  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3904  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3905  */
3906 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3907                          int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags,
3908                          long free_pages)
3909 {
3910         long min = mark;
3911         int o;
3912
3913         /* free_pages may go negative - that's OK */
3914         free_pages -= __zone_watermark_unusable_free(z, order, alloc_flags);
3915
3916         if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_RESERVES)) {
3917                 /*
3918                  * __GFP_HIGH allows access to 50% of the min reserve as well
3919                  * as OOM.
3920                  */
3921                 if (alloc_flags & ALLOC_MIN_RESERVE) {
3922                         min -= min / 2;
3923
3924                         /*
3925                          * Non-blocking allocations (e.g. GFP_ATOMIC) can
3926                          * access more reserves than just __GFP_HIGH. Other
3927                          * non-blocking allocations requests such as GFP_NOWAIT
3928                          * or (GFP_KERNEL & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM) do not get
3929                          * access to the min reserve.
3930                          */
3931                         if (alloc_flags & ALLOC_NON_BLOCK)
3932                                 min -= min / 4;
3933                 }
3934
3935                 /*
3936                  * OOM victims can try even harder than the normal reserve
3937                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3938                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3939                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3940                  */
3941                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3942                         min -= min / 2;
3943         }
3944
3945         /*
3946          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3947          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3948          * even if a suitable page happened to be free.
3949          */
3950         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
3951                 return false;
3952
3953         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3954         if (!order)
3955                 return true;
3956
3957         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3958         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3959                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3960                 int mt;
3961
3962                 if (!area->nr_free)
3963                         continue;
3964
3965                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3966                         if (!free_area_empty(area, mt))
3967                                 return true;
3968                 }
3969
3970 #ifdef CONFIG_CMA
3971                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3972                     !free_area_empty(area, MIGRATE_CMA)) {
3973                         return true;
3974                 }
3975 #endif
3976                 if ((alloc_flags & (ALLOC_HIGHATOMIC|ALLOC_OOM)) &&
3977                     !free_area_empty(area, MIGRATE_HIGHATOMIC)) {
3978                         return true;
3979                 }
3980         }
3981         return false;
3982 }
3983
3984 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3985                       int highest_zoneidx, unsigned int alloc_flags)
3986 {
3987         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
3988                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3989 }
3990
3991 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3992                                 unsigned long mark, int highest_zoneidx,
3993                                 unsigned int alloc_flags, gfp_t gfp_mask)
3994 {
3995         long free_pages;
3996
3997         free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3998
3999         /*
4000          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
4001          * need to be calculated.
4002          */
4003         if (!order) {
4004                 long usable_free;
4005                 long reserved;
4006
4007                 usable_free = free_pages;
4008                 reserved = __zone_watermark_unusable_free(z, 0, alloc_flags);
4009
4010                 /* reserved may over estimate high-atomic reserves. */
4011                 usable_free -= min(usable_free, reserved);
4012                 if (usable_free > mark + z->lowmem_reserve[highest_zoneidx])
4013                         return true;
4014         }
4015
4016         if (__zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, alloc_flags,
4017                                         free_pages))
4018                 return true;
4019
4020         /*
4021          * Ignore watermark boosting for __GFP_HIGH order-0 allocations
4022          * when checking the min watermark. The min watermark is the
4023          * point where boosting is ignored so that kswapd is woken up
4024          * when below the low watermark.
4025          */
4026         if (unlikely(!order && (alloc_flags & ALLOC_MIN_RESERVE) && z->watermark_boost
4027                 && ((alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) == WMARK_MIN))) {
4028                 mark = z->_watermark[WMARK_MIN];
4029                 return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx,
4030                                         alloc_flags, free_pages);
4031         }
4032
4033         return false;
4034 }
4035
4036 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
4037                         unsigned long mark, int highest_zoneidx)
4038 {
4039         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
4040
4041         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
4042                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
4043
4044         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, highest_zoneidx, 0,
4045                                                                 free_pages);
4046 }
4047
4048 #ifdef CONFIG_NUMA
4049 int __read_mostly node_reclaim_distance = RECLAIM_DISTANCE;
4050
4051 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
4052 {
4053         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
4054                                 node_reclaim_distance;
4055 }
4056 #else   /* CONFIG_NUMA */
4057 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
4058 {
4059         return true;
4060 }
4061 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4062
4063 /*
4064  * The restriction on ZONE_DMA32 as being a suitable zone to use to avoid
4065  * fragmentation is subtle. If the preferred zone was HIGHMEM then
4066  * premature use of a lower zone may cause lowmem pressure problems that
4067  * are worse than fragmentation. If the next zone is ZONE_DMA then it is
4068  * probably too small. It only makes sense to spread allocations to avoid
4069  * fragmentation between the Normal and DMA32 zones.
4070  */
4071 static inline unsigned int
4072 alloc_flags_nofragment(struct zone *zone, gfp_t gfp_mask)
4073 {
4074         unsigned int alloc_flags;
4075
4076         /*
4077          * __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4078          * to save a branch.
4079          */
4080         alloc_flags = (__force int) (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM);
4081
4082 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
4083         if (!zone)
4084                 return alloc_flags;
4085
4086         if (zone_idx(zone) != ZONE_NORMAL)
4087                 return alloc_flags;
4088
4089         /*
4090          * If ZONE_DMA32 exists, assume it is the one after ZONE_NORMAL and
4091          * the pointer is within zone->zone_pgdat->node_zones[]. Also assume
4092          * on UMA that if Normal is populated then so is DMA32.
4093          */
4094         BUILD_BUG_ON(ZONE_NORMAL - ZONE_DMA32 != 1);
4095         if (nr_online_nodes > 1 && !populated_zone(--zone))
4096                 return alloc_flags;
4097
4098         alloc_flags |= ALLOC_NOFRAGMENT;
4099 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA32 */
4100         return alloc_flags;
4101 }
4102
4103 /* Must be called after current_gfp_context() which can change gfp_mask */
4104 static inline unsigned int gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_t gfp_mask,
4105                                                   unsigned int alloc_flags)
4106 {
4107 #ifdef CONFIG_CMA
4108         if (gfp_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
4109                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
4110 #endif
4111         return alloc_flags;
4112 }
4113
4114 /*
4115  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
4116  * a page.
4117  */
4118 static struct page *
4119 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
4120                                                 const struct alloc_context *ac)
4121 {
4122         struct zoneref *z;
4123         struct zone *zone;
4124         struct pglist_data *last_pgdat = NULL;
4125         bool last_pgdat_dirty_ok = false;
4126         bool no_fallback;
4127
4128 retry:
4129         /*
4130          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
4131          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cgroup/cpuset.c.
4132          */
4133         no_fallback = alloc_flags & ALLOC_NOFRAGMENT;
4134         z = ac->preferred_zoneref;
4135         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->highest_zoneidx,
4136                                         ac->nodemask) {
4137                 struct page *page;
4138                 unsigned long mark;
4139
4140                 if (cpusets_enabled() &&
4141                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
4142                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
4143                                 continue;
4144                 /*
4145                  * When allocating a page cache page for writing, we
4146                  * want to get it from a node that is within its dirty
4147                  * limit, such that no single node holds more than its
4148                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
4149                  * The dirty limits take into account the node's
4150                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
4151                  * should be able to balance it without having to
4152                  * write pages from its LRU list.
4153                  *
4154                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
4155                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
4156                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
4157                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
4158                  * nodes are together not big enough to reach the
4159                  * global limit.  The proper fix for these situations
4160                  * will require awareness of nodes in the
4161                  * dirty-throttling and the flusher threads.
4162                  */
4163                 if (ac->spread_dirty_pages) {
4164                         if (last_pgdat != zone->zone_pgdat) {
4165                                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4166                                 last_pgdat_dirty_ok = node_dirty_ok(zone->zone_pgdat);
4167                         }
4168
4169                         if (!last_pgdat_dirty_ok)
4170                                 continue;
4171                 }
4172
4173                 if (no_fallback && nr_online_nodes > 1 &&
4174                     zone != ac->preferred_zoneref->zone) {
4175                         int local_nid;
4176
4177                         /*
4178                          * If moving to a remote node, retry but allow
4179                          * fragmenting fallbacks. Locality is more important
4180                          * than fragmentation avoidance.
4181                          */
4182                         local_nid = zone_to_nid(ac->preferred_zoneref->zone);
4183                         if (zone_to_nid(zone) != local_nid) {
4184                                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4185                                 goto retry;
4186                         }
4187                 }
4188
4189                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK);
4190                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
4191                                        ac->highest_zoneidx, alloc_flags,
4192                                        gfp_mask)) {
4193                         int ret;
4194
4195 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4196                         /*
4197                          * Watermark failed for this zone, but see if we can
4198                          * grow this zone if it contains deferred pages.
4199                          */
4200                         if (deferred_pages_enabled()) {
4201                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4202                                         goto try_this_zone;
4203                         }
4204 #endif
4205                         /* Checked here to keep the fast path fast */
4206                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
4207                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
4208                                 goto try_this_zone;
4209
4210                         if (!node_reclaim_enabled() ||
4211                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
4212                                 continue;
4213
4214                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
4215                         switch (ret) {
4216                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
4217                                 /* did not scan */
4218                                 continue;
4219                         case NODE_RECLAIM_FULL:
4220                                 /* scanned but unreclaimable */
4221                                 continue;
4222                         default:
4223                                 /* did we reclaim enough */
4224                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
4225                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4226                                         goto try_this_zone;
4227
4228                                 continue;
4229                         }
4230                 }
4231
4232 try_this_zone:
4233                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
4234                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
4235                 if (page) {
4236                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4237
4238                         /*
4239                          * If this is a high-order atomic allocation then check
4240                          * if the pageblock should be reserved for the future
4241                          */
4242                         if (unlikely(alloc_flags & ALLOC_HIGHATOMIC))
4243                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
4244
4245                         return page;
4246                 } else {
4247 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
4248                         /* Try again if zone has deferred pages */
4249                         if (deferred_pages_enabled()) {
4250                                 if (_deferred_grow_zone(zone, order))
4251                                         goto try_this_zone;
4252                         }
4253 #endif
4254                 }
4255         }
4256
4257         /*
4258          * It's possible on a UMA machine to get through all zones that are
4259          * fragmented. If avoiding fragmentation, reset and try again.
4260          */
4261         if (no_fallback) {
4262                 alloc_flags &= ~ALLOC_NOFRAGMENT;
4263                 goto retry;
4264         }
4265
4266         return NULL;
4267 }
4268
4269 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
4270 {
4271         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4272
4273         /*
4274          * This documents exceptions given to allocations in certain
4275          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
4276          * of allowed nodes.
4277          */
4278         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4279                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
4280                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
4281                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4282         if (!in_task() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4283                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
4284
4285         __show_mem(filter, nodemask, gfp_zone(gfp_mask));
4286 }
4287
4288 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
4289 {
4290         struct va_format vaf;
4291         va_list args;
4292         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, 10*HZ, 1);
4293
4294         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) ||
4295              !__ratelimit(&nopage_rs) ||
4296              ((gfp_mask & __GFP_DMA) && !has_managed_dma()))
4297                 return;
4298
4299         va_start(args, fmt);
4300         vaf.fmt = fmt;
4301         vaf.va = &args;
4302         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl",
4303                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
4304                         nodemask_pr_args(nodemask));
4305         va_end(args);
4306
4307         cpuset_print_current_mems_allowed();
4308         pr_cont("\n");
4309         dump_stack();
4310         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
4311 }
4312
4313 static inline struct page *
4314 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4315                               unsigned int alloc_flags,
4316                               const struct alloc_context *ac)
4317 {
4318         struct page *page;
4319
4320         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4321                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
4322         /*
4323          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
4324          * are depleted
4325          */
4326         if (!page)
4327                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
4328                                 alloc_flags, ac);
4329
4330         return page;
4331 }
4332
4333 static inline struct page *
4334 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4335         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
4336 {
4337         struct oom_control oc = {
4338                 .zonelist = ac->zonelist,
4339                 .nodemask = ac->nodemask,
4340                 .memcg = NULL,
4341                 .gfp_mask = gfp_mask,
4342                 .order = order,
4343         };
4344         struct page *page;
4345
4346         *did_some_progress = 0;
4347
4348         /*
4349          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
4350          * making progress for us.
4351          */
4352         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
4353                 *did_some_progress = 1;
4354                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4355                 return NULL;
4356         }
4357
4358         /*
4359          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
4360          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
4361          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
4362          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
4363          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
4364          */
4365         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
4366                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
4367                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
4368         if (page)
4369                 goto out;
4370
4371         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
4372         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
4373                 goto out;
4374         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
4375         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4376                 goto out;
4377         /*
4378          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
4379          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
4380          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
4381          * fallback than shooting a random task.
4382          *
4383          * The OOM killer may not free memory on a specific node.
4384          */
4385         if (gfp_mask & (__GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_THISNODE))
4386                 goto out;
4387         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
4388         if (ac->highest_zoneidx < ZONE_NORMAL)
4389                 goto out;
4390         if (pm_suspended_storage())
4391                 goto out;
4392         /*
4393          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
4394          * other request to make a forward progress.
4395          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
4396          * do much for this context but let's try it to at least get
4397          * access to memory reserved if the current task is killed (see
4398          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
4399          * failures more gracefully we should just bail out here.
4400          */
4401
4402         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
4403         if (out_of_memory(&oc) ||
4404             WARN_ON_ONCE_GFP(gfp_mask & __GFP_NOFAIL, gfp_mask)) {
4405                 *did_some_progress = 1;
4406
4407                 /*
4408                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
4409                  * reserves
4410                  */
4411                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
4412                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
4413                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
4414         }
4415 out:
4416         mutex_unlock(&oom_lock);
4417         return page;
4418 }
4419
4420 /*
4421  * Maximum number of compaction retries with a progress before OOM
4422  * killer is consider as the only way to move forward.
4423  */
4424 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
4425
4426 #ifdef CONFIG_COMPACTION
4427 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
4428 static struct page *
4429 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4430                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4431                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4432 {
4433         struct page *page = NULL;
4434         unsigned long pflags;
4435         unsigned int noreclaim_flag;
4436
4437         if (!order)
4438                 return NULL;
4439
4440         psi_memstall_enter(&pflags);
4441         delayacct_compact_start();
4442         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4443
4444         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4445                                                                 prio, &page);
4446
4447         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4448         psi_memstall_leave(&pflags);
4449         delayacct_compact_end();
4450
4451         if (*compact_result == COMPACT_SKIPPED)
4452                 return NULL;
4453         /*
4454          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
4455          * count a compaction stall
4456          */
4457         count_vm_event(COMPACTSTALL);
4458
4459         /* Prep a captured page if available */
4460         if (page)
4461                 prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
4462
4463         /* Try get a page from the freelist if available */
4464         if (!page)
4465                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4466
4467         if (page) {
4468                 struct zone *zone = page_zone(page);
4469
4470                 zone->compact_blockskip_flush = false;
4471                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
4472                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
4473                 return page;
4474         }
4475
4476         /*
4477          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
4478          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
4479          */
4480         count_vm_event(COMPACTFAIL);
4481
4482         cond_resched();
4483
4484         return NULL;
4485 }
4486
4487 static inline bool
4488 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
4489                      enum compact_result compact_result,
4490                      enum compact_priority *compact_priority,
4491                      int *compaction_retries)
4492 {
4493         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
4494         int min_priority;
4495         bool ret = false;
4496         int retries = *compaction_retries;
4497         enum compact_priority priority = *compact_priority;
4498
4499         if (!order)
4500                 return false;
4501
4502         if (fatal_signal_pending(current))
4503                 return false;
4504
4505         if (compaction_made_progress(compact_result))
4506                 (*compaction_retries)++;
4507
4508         /*
4509          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
4510          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
4511          * failure could be caused by insufficient priority
4512          */
4513         if (compaction_failed(compact_result))
4514                 goto check_priority;
4515
4516         /*
4517          * compaction was skipped because there are not enough order-0 pages
4518          * to work with, so we retry only if it looks like reclaim can help.
4519          */
4520         if (compaction_needs_reclaim(compact_result)) {
4521                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
4522                 goto out;
4523         }
4524
4525         /*
4526          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
4527          * due to locks contention before we declare that we should give up.
4528          * But the next retry should use a higher priority if allowed, so
4529          * we don't just keep bailing out endlessly.
4530          */
4531         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
4532                 goto check_priority;
4533         }
4534
4535         /*
4536          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
4537          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
4538          * killer to move on while costly can fail and users are ready
4539          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
4540          * would need much more detailed feedback from compaction to
4541          * make a better decision.
4542          */
4543         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4544                 max_retries /= 4;
4545         if (*compaction_retries <= max_retries) {
4546                 ret = true;
4547                 goto out;
4548         }
4549
4550         /*
4551          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
4552          * all retries or failed at the lower priorities.
4553          */
4554 check_priority:
4555         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
4556                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
4557
4558         if (*compact_priority > min_priority) {
4559                 (*compact_priority)--;
4560                 *compaction_retries = 0;
4561                 ret = true;
4562         }
4563 out:
4564         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
4565         return ret;
4566 }
4567 #else
4568 static inline struct page *
4569 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4570                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4571                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
4572 {
4573         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
4574         return NULL;
4575 }
4576
4577 static inline bool
4578 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
4579                      enum compact_result compact_result,
4580                      enum compact_priority *compact_priority,
4581                      int *compaction_retries)
4582 {
4583         struct zone *zone;
4584         struct zoneref *z;
4585
4586         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4587                 return false;
4588
4589         /*
4590          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
4591          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
4592          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
4593          * watermarks are OK.
4594          */
4595         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4596                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4597                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
4598                                         ac->highest_zoneidx, alloc_flags))
4599                         return true;
4600         }
4601         return false;
4602 }
4603 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
4604
4605 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
4606 static struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
4607         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
4608
4609 static bool __need_reclaim(gfp_t gfp_mask)
4610 {
4611         /* no reclaim without waiting on it */
4612         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
4613                 return false;
4614
4615         /* this guy won't enter reclaim */
4616         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4617                 return false;
4618
4619         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
4620                 return false;
4621
4622         return true;
4623 }
4624
4625 void __fs_reclaim_acquire(unsigned long ip)
4626 {
4627         lock_acquire_exclusive(&__fs_reclaim_map, 0, 0, NULL, ip);
4628 }
4629
4630 void __fs_reclaim_release(unsigned long ip)
4631 {
4632         lock_release(&__fs_reclaim_map, ip);
4633 }
4634
4635 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
4636 {
4637         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4638
4639         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4640                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4641                         __fs_reclaim_acquire(_RET_IP_);
4642
4643 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
4644                 lock_map_acquire(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4645                 lock_map_release(&__mmu_notifier_invalidate_range_start_map);
4646 #endif
4647
4648         }
4649 }
4650 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
4651
4652 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
4653 {
4654         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4655
4656         if (__need_reclaim(gfp_mask)) {
4657                 if (gfp_mask & __GFP_FS)
4658                         __fs_reclaim_release(_RET_IP_);
4659         }
4660 }
4661 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
4662 #endif
4663
4664 /*
4665  * Zonelists may change due to hotplug during allocation. Detect when zonelists
4666  * have been rebuilt so allocation retries. Reader side does not lock and
4667  * retries the allocation if zonelist changes. Writer side is protected by the
4668  * embedded spin_lock.
4669  */
4670 static DEFINE_SEQLOCK(zonelist_update_seq);
4671
4672 static unsigned int zonelist_iter_begin(void)
4673 {
4674         if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
4675                 return read_seqbegin(&zonelist_update_seq);
4676
4677         return 0;
4678 }
4679
4680 static unsigned int check_retry_zonelist(unsigned int seq)
4681 {
4682         if (IS_ENABLED(CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE))
4683                 return read_seqretry(&zonelist_update_seq, seq);
4684
4685         return seq;
4686 }
4687
4688 /* Perform direct synchronous page reclaim */
4689 static unsigned long
4690 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4691                                         const struct alloc_context *ac)
4692 {
4693         unsigned int noreclaim_flag;
4694         unsigned long progress;
4695
4696         cond_resched();
4697
4698         /* We now go into synchronous reclaim */
4699         cpuset_memory_pressure_bump();
4700         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
4701         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4702
4703         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
4704                                                                 ac->nodemask);
4705
4706         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4707         fs_reclaim_release(gfp_mask);
4708
4709         cond_resched();
4710
4711         return progress;
4712 }
4713
4714 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
4715 static inline struct page *
4716 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4717                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
4718                 unsigned long *did_some_progress)
4719 {
4720         struct page *page = NULL;
4721         unsigned long pflags;
4722         bool drained = false;
4723
4724         psi_memstall_enter(&pflags);
4725         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
4726         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
4727                 goto out;
4728
4729 retry:
4730         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4731
4732         /*
4733          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
4734          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
4735          * Shrink them and try again
4736          */
4737         if (!page && !drained) {
4738                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
4739                 drain_all_pages(NULL);
4740                 drained = true;
4741                 goto retry;
4742         }
4743 out:
4744         psi_memstall_leave(&pflags);
4745
4746         return page;
4747 }
4748
4749 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, gfp_t gfp_mask,
4750                              const struct alloc_context *ac)
4751 {
4752         struct zoneref *z;
4753         struct zone *zone;
4754         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
4755         enum zone_type highest_zoneidx = ac->highest_zoneidx;
4756
4757         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, highest_zoneidx,
4758                                         ac->nodemask) {
4759                 if (!managed_zone(zone))
4760                         continue;
4761                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat) {
4762                         wakeup_kswapd(zone, gfp_mask, order, highest_zoneidx);
4763                         last_pgdat = zone->zone_pgdat;
4764                 }
4765         }
4766 }
4767
4768 static inline unsigned int
4769 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4770 {
4771         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
4772
4773         /*
4774          * __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_MIN_RESERVE
4775          * and __GFP_KSWAPD_RECLAIM is assumed to be the same as ALLOC_KSWAPD
4776          * to save two branches.
4777          */
4778         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_MIN_RESERVE);
4779         BUILD_BUG_ON(__GFP_KSWAPD_RECLAIM != (__force gfp_t) ALLOC_KSWAPD);
4780
4781         /*
4782          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
4783          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
4784          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
4785          * set both ALLOC_NON_BLOCK and ALLOC_MIN_RESERVE(__GFP_HIGH).
4786          */
4787         alloc_flags |= (__force int)
4788                 (gfp_mask & (__GFP_HIGH | __GFP_KSWAPD_RECLAIM));
4789
4790         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM)) {
4791                 /*
4792                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
4793                  * if it can't schedule.
4794                  */
4795                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
4796                         alloc_flags |= ALLOC_NON_BLOCK;
4797
4798                         if (order > 0)
4799                                 alloc_flags |= ALLOC_HIGHATOMIC;
4800                 }
4801
4802                 /*
4803                  * Ignore cpuset mems for non-blocking __GFP_HIGH (probably
4804                  * GFP_ATOMIC) rather than fail, see the comment for
4805                  * __cpuset_node_allowed().
4806                  */
4807                 if (alloc_flags & ALLOC_MIN_RESERVE)
4808                         alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
4809         } else if (unlikely(rt_task(current)) && in_task())
4810                 alloc_flags |= ALLOC_MIN_RESERVE;
4811
4812         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, alloc_flags);
4813
4814         return alloc_flags;
4815 }
4816
4817 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
4818 {
4819         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
4820                 return false;
4821
4822         /*
4823          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
4824          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
4825          */
4826         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
4827                 return false;
4828
4829         return true;
4830 }
4831
4832 /*
4833  * Distinguish requests which really need access to full memory
4834  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
4835  */
4836 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
4837 {
4838         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
4839                 return 0;
4840         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
4841                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4842         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
4843                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4844         if (!in_interrupt()) {
4845                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4846                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
4847                 else if (oom_reserves_allowed(current))
4848                         return ALLOC_OOM;
4849         }
4850
4851         return 0;
4852 }
4853
4854 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
4855 {
4856         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4857 }
4858
4859 /*
4860  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
4861  * for the given allocation request.
4862  *
4863  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
4864  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
4865  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
4866  *
4867  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
4868  */
4869 static inline bool
4870 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
4871                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
4872                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
4873 {
4874         struct zone *zone;
4875         struct zoneref *z;
4876         bool ret = false;
4877
4878         /*
4879          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
4880          * their order will become available due to high fragmentation so
4881          * always increment the no progress counter for them
4882          */
4883         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
4884                 *no_progress_loops = 0;
4885         else
4886                 (*no_progress_loops)++;
4887
4888         /*
4889          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
4890          * several times in the row.
4891          */
4892         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
4893                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
4894                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
4895         }
4896
4897         /*
4898          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
4899          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
4900          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
4901          * screwed and have to go OOM.
4902          */
4903         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
4904                                 ac->highest_zoneidx, ac->nodemask) {
4905                 unsigned long available;
4906                 unsigned long reclaimable;
4907                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
4908                 bool wmark;
4909
4910                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
4911                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
4912
4913                 /*
4914                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
4915                  * reclaimable pages?
4916                  */
4917                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
4918                                 ac->highest_zoneidx, alloc_flags, available);
4919                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
4920                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
4921                 if (wmark) {
4922                         ret = true;
4923                         break;
4924                 }
4925         }
4926
4927         /*
4928          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ context and the
4929          * current implementation of the WQ concurrency control doesn't
4930          * recognize that a particular WQ is congested if the worker thread is
4931          * looping without ever sleeping. Therefore we have to do a short sleep
4932          * here rather than calling cond_resched().
4933          */
4934         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
4935                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
4936         else
4937                 cond_resched();
4938         return ret;
4939 }
4940
4941 static inline bool
4942 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
4943 {
4944         /*
4945          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
4946          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
4947          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
4948          * such a way the check therein was true, and then it became false
4949          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
4950          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
4951          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
4952          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
4953          * caller can deal with a violated nodemask.
4954          */
4955         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
4956                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
4957                 ac->nodemask = NULL;
4958                 return true;
4959         }
4960
4961         /*
4962          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
4963          * possible to race with parallel threads in such a way that our
4964          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
4965          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
4966          * retry.
4967          */
4968         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
4969                 return true;
4970
4971         return false;
4972 }
4973
4974 static inline struct page *
4975 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4976                                                 struct alloc_context *ac)
4977 {
4978         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
4979         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
4980         struct page *page = NULL;
4981         unsigned int alloc_flags;
4982         unsigned long did_some_progress;
4983         enum compact_priority compact_priority;
4984         enum compact_result compact_result;
4985         int compaction_retries;
4986         int no_progress_loops;
4987         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4988         unsigned int zonelist_iter_cookie;
4989         int reserve_flags;
4990
4991 restart:
4992         compaction_retries = 0;
4993         no_progress_loops = 0;
4994         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
4995         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4996         zonelist_iter_cookie = zonelist_iter_begin();
4997
4998         /*
4999          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
5000          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
5001          * alloc_flags precisely. So we do that now.
5002          */
5003         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask, order);
5004
5005         /*
5006          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
5007          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
5008          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
5009          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
5010          */
5011         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5012                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5013         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
5014                 goto nopage;
5015
5016         /*
5017          * Check for insane configurations where the cpuset doesn't contain
5018          * any suitable zone to satisfy the request - e.g. non-movable
5019          * GFP_HIGHUSER allocations from MOVABLE nodes only.
5020          */
5021         if (cpusets_insane_config() && (gfp_mask & __GFP_HARDWALL)) {
5022                 struct zoneref *z = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5023                                         ac->highest_zoneidx,
5024                                         &cpuset_current_mems_allowed);
5025                 if (!z->zone)
5026                         goto nopage;
5027         }
5028
5029         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
5030                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
5031
5032         /*
5033          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
5034          * that first
5035          */
5036         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
5037         if (page)
5038                 goto got_pg;
5039
5040         /*
5041          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
5042          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
5043          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
5044          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
5045          * same migratetype.
5046          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
5047          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
5048          */
5049         if (can_direct_reclaim &&
5050                         (costly_order ||
5051                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
5052                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
5053                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
5054                                                 alloc_flags, ac,
5055                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
5056                                                 &compact_result);
5057                 if (page)
5058                         goto got_pg;
5059
5060                 /*
5061                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
5062                  * includes some THP page fault allocations
5063                  */
5064                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
5065                         /*
5066                          * If allocating entire pageblock(s) and compaction
5067                          * failed because all zones are below low watermarks
5068                          * or is prohibited because it recently failed at this
5069                          * order, fail immediately unless the allocator has
5070                          * requested compaction and reclaim retry.
5071                          *
5072                          * Reclaim is
5073                          *  - potentially very expensive because zones are far
5074                          *    below their low watermarks or this is part of very
5075                          *    bursty high order allocations,
5076                          *  - not guaranteed to help because isolate_freepages()
5077                          *    may not iterate over freed pages as part of its
5078                          *    linear scan, and
5079                          *  - unlikely to make entire pageblocks free on its
5080                          *    own.
5081                          */
5082                         if (compact_result == COMPACT_SKIPPED ||
5083                             compact_result == COMPACT_DEFERRED)
5084                                 goto nopage;
5085
5086                         /*
5087                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
5088                          * sync compaction could be very expensive, so keep
5089                          * using async compaction.
5090                          */
5091                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
5092                 }
5093         }
5094
5095 retry:
5096         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
5097         if (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD)
5098                 wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);
5099
5100         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
5101         if (reserve_flags)
5102                 alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, reserve_flags) |
5103                                           (alloc_flags & ALLOC_KSWAPD);
5104
5105         /*
5106          * Reset the nodemask and zonelist iterators if memory policies can be
5107          * ignored. These allocations are high priority and system rather than
5108          * user oriented.
5109          */
5110         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
5111                 ac->nodemask = NULL;
5112                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5113                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5114         }
5115
5116         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
5117         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
5118         if (page)
5119                 goto got_pg;
5120
5121         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
5122         if (!can_direct_reclaim)
5123                 goto nopage;
5124
5125         /* Avoid recursion of direct reclaim */
5126         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
5127                 goto nopage;
5128
5129         /* Try direct reclaim and then allocating */
5130         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5131                                                         &did_some_progress);
5132         if (page)
5133                 goto got_pg;
5134
5135         /* Try direct compaction and then allocating */
5136         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
5137                                         compact_priority, &compact_result);
5138         if (page)
5139                 goto got_pg;
5140
5141         /* Do not loop if specifically requested */
5142         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
5143                 goto nopage;
5144
5145         /*
5146          * Do not retry costly high order allocations unless they are
5147          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
5148          */
5149         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
5150                 goto nopage;
5151
5152         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
5153                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
5154                 goto retry;
5155
5156         /*
5157          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
5158          * reclaim is not able to make any progress because the current
5159          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
5160          * of free memory (see __compaction_suitable)
5161          */
5162         if (did_some_progress > 0 &&
5163                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
5164                                 compact_result, &compact_priority,
5165                                 &compaction_retries))
5166                 goto retry;
5167
5168
5169         /*
5170          * Deal with possible cpuset update races or zonelist updates to avoid
5171          * a unnecessary OOM kill.
5172          */
5173         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac) ||
5174             check_retry_zonelist(zonelist_iter_cookie))
5175                 goto restart;
5176
5177         /* Reclaim has failed us, start killing things */
5178         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
5179         if (page)
5180                 goto got_pg;
5181
5182         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
5183         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
5184             (alloc_flags & ALLOC_OOM ||
5185              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
5186                 goto nopage;
5187
5188         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
5189         if (did_some_progress) {
5190                 no_progress_loops = 0;
5191                 goto retry;
5192         }
5193
5194 nopage:
5195         /*
5196          * Deal with possible cpuset update races or zonelist updates to avoid
5197          * a unnecessary OOM kill.
5198          */
5199         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac) ||
5200             check_retry_zonelist(zonelist_iter_cookie))
5201                 goto restart;
5202
5203         /*
5204          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
5205          * we always retry
5206          */
5207         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
5208                 /*
5209                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
5210                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
5211                  */
5212                 if (WARN_ON_ONCE_GFP(!can_direct_reclaim, gfp_mask))
5213                         goto fail;
5214
5215                 /*
5216                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
5217                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
5218                  * for somebody to do a work for us
5219                  */
5220                 WARN_ON_ONCE_GFP(current->flags & PF_MEMALLOC, gfp_mask);
5221
5222                 /*
5223                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
5224                  * are not prepared for much so let's warn about these users
5225                  * so that we can identify them and convert them to something
5226                  * else.
5227                  */
5228                 WARN_ON_ONCE_GFP(costly_order, gfp_mask);
5229
5230                 /*
5231                  * Help non-failing allocations by giving some access to memory
5232                  * reserves normally used for high priority non-blocking
5233                  * allocations but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
5234                  * could deplete whole memory reserves which would just make
5235                  * the situation worse.
5236                  */
5237                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_MIN_RESERVE, ac);
5238                 if (page)
5239                         goto got_pg;
5240
5241                 cond_resched();
5242                 goto retry;
5243         }
5244 fail:
5245         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
5246                         "page allocation failure: order:%u", order);
5247 got_pg:
5248         return page;
5249 }
5250
5251 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
5252                 int preferred_nid, nodemask_t *nodemask,
5253                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_gfp,
5254                 unsigned int *alloc_flags)
5255 {
5256         ac->highest_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
5257         ac->zonelist = node_zonelist(preferred_nid, gfp_mask);
5258         ac->nodemask = nodemask;
5259         ac->migratetype = gfp_migratetype(gfp_mask);
5260
5261         if (cpusets_enabled()) {
5262                 *alloc_gfp |= __GFP_HARDWALL;
5263                 /*
5264                  * When we are in the interrupt context, it is irrelevant
5265                  * to the current task context. It means that any node ok.
5266                  */
5267                 if (in_task() && !ac->nodemask)
5268                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5269                 else
5270                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
5271         }
5272
5273         might_alloc(gfp_mask);
5274
5275         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
5276                 return false;
5277
5278         *alloc_flags = gfp_to_alloc_flags_cma(gfp_mask, *alloc_flags);
5279
5280         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
5281         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
5282
5283         /*
5284          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
5285          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
5286          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
5287          */
5288         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
5289                                         ac->highest_zoneidx, ac->nodemask);
5290
5291         return true;
5292 }
5293
5294 /*
5295  * __alloc_pages_bulk - Allocate a number of order-0 pages to a list or array
5296  * @gfp: GFP flags for the allocation
5297  * @preferred_nid: The preferred NUMA node ID to allocate from
5298  * @nodemask: Set of nodes to allocate from, may be NULL
5299  * @nr_pages: The number of pages desired on the list or array
5300  * @page_list: Optional list to store the allocated pages
5301  * @page_array: Optional array to store the pages
5302  *
5303  * This is a batched version of the page allocator that attempts to
5304  * allocate nr_pages quickly. Pages are added to page_list if page_list
5305  * is not NULL, otherwise it is assumed that the page_array is valid.
5306  *
5307  * For lists, nr_pages is the number of pages that should be allocated.
5308  *
5309  * For arrays, only NULL elements are populated with pages and nr_pages
5310  * is the maximum number of pages that will be stored in the array.
5311  *
5312  * Returns the number of pages on the list or array.
5313  */
5314 unsigned long __alloc_pages_bulk(gfp_t gfp, int preferred_nid,
5315                         nodemask_t *nodemask, int nr_pages,
5316                         struct list_head *page_list,
5317                         struct page **page_array)
5318 {
5319         struct page *page;
5320         unsigned long __maybe_unused UP_flags;
5321         struct zone *zone;
5322         struct zoneref *z;
5323         struct per_cpu_pages *pcp;
5324         struct list_head *pcp_list;
5325         struct alloc_context ac;
5326         gfp_t alloc_gfp;
5327         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5328         int nr_populated = 0, nr_account = 0;
5329
5330         /*
5331          * Skip populated array elements to determine if any pages need
5332          * to be allocated before disabling IRQs.
5333          */
5334         while (page_array && nr_populated < nr_pages && page_array[nr_populated])
5335                 nr_populated++;
5336
5337         /* No pages requested? */
5338         if (unlikely(nr_pages <= 0))
5339                 goto out;
5340
5341         /* Already populated array? */
5342         if (unlikely(page_array && nr_pages - nr_populated == 0))
5343                 goto out;
5344
5345         /* Bulk allocator does not support memcg accounting. */
5346         if (memcg_kmem_online() && (gfp & __GFP_ACCOUNT))
5347                 goto failed;
5348
5349         /* Use the single page allocator for one page. */
5350         if (nr_pages - nr_populated == 1)
5351                 goto failed;
5352
5353 #ifdef CONFIG_PAGE_OWNER
5354         /*
5355          * PAGE_OWNER may recurse into the allocator to allocate space to
5356          * save the stack with pagesets.lock held. Releasing/reacquiring
5357          * removes much of the performance benefit of bulk allocation so
5358          * force the caller to allocate one page at a time as it'll have
5359          * similar performance to added complexity to the bulk allocator.
5360          */
5361         if (static_branch_unlikely(&page_owner_inited))
5362                 goto failed;
5363 #endif
5364
5365         /* May set ALLOC_NOFRAGMENT, fragmentation will return 1 page. */
5366         gfp &= gfp_allowed_mask;
5367         alloc_gfp = gfp;
5368         if (!prepare_alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask, &ac, &alloc_gfp, &alloc_flags))
5369                 goto out;
5370         gfp = alloc_gfp;
5371
5372         /* Find an allowed local zone that meets the low watermark. */
5373         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac.zonelist, ac.highest_zoneidx, ac.nodemask) {
5374                 unsigned long mark;
5375
5376                 if (cpusets_enabled() && (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
5377                     !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp)) {
5378                         continue;
5379                 }
5380
5381                 if (nr_online_nodes > 1 && zone != ac.preferred_zoneref->zone &&
5382                     zone_to_nid(zone) != zone_to_nid(ac.preferred_zoneref->zone)) {
5383                         goto failed;
5384                 }
5385
5386                 mark = wmark_pages(zone, alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK) + nr_pages;
5387                 if (zone_watermark_fast(zone, 0,  mark,
5388                                 zonelist_zone_idx(ac.preferred_zoneref),
5389                                 alloc_flags, gfp)) {
5390                         break;
5391                 }
5392         }
5393
5394         /*
5395          * If there are no allowed local zones that meets the watermarks then
5396          * try to allocate a single page and reclaim if necessary.
5397          */
5398         if (unlikely(!zone))
5399                 goto failed;
5400
5401         /* spin_trylock may fail due to a parallel drain or IRQ reentrancy. */
5402         pcp_trylock_prepare(UP_flags);
5403         pcp = pcp_spin_trylock(zone->per_cpu_pageset);
5404         if (!pcp)
5405                 goto failed_irq;
5406
5407         /* Attempt the batch allocation */
5408         pcp_list = &pcp->lists[order_to_pindex(ac.migratetype, 0)];
5409         while (nr_populated < nr_pages) {
5410
5411                 /* Skip existing pages */
5412                 if (page_array && page_array[nr_populated]) {
5413                         nr_populated++;
5414                         continue;
5415                 }
5416
5417                 page = __rmqueue_pcplist(zone, 0, ac.migratetype, alloc_flags,
5418                                                                 pcp, pcp_list);
5419                 if (unlikely(!page)) {
5420                         /* Try and allocate at least one page */
5421                         if (!nr_account) {
5422                                 pcp_spin_unlock(pcp);
5423                                 goto failed_irq;
5424                         }
5425                         break;
5426                 }
5427                 nr_account++;
5428
5429                 prep_new_page(page, 0, gfp, 0);
5430                 if (page_list)
5431                         list_add(&page->lru, page_list);
5432                 else
5433                         page_array[nr_populated] = page;
5434                 nr_populated++;
5435         }
5436
5437         pcp_spin_unlock(pcp);
5438         pcp_trylock_finish(UP_flags);
5439
5440         __count_zid_vm_events(PGALLOC, zone_idx(zone), nr_account);
5441         zone_statistics(ac.preferred_zoneref->zone, zone, nr_account);
5442
5443 out:
5444         return nr_populated;
5445
5446 failed_irq:
5447         pcp_trylock_finish(UP_flags);
5448
5449 failed:
5450         page = __alloc_pages(gfp, 0, preferred_nid, nodemask);
5451         if (page) {
5452                 if (page_list)
5453                         list_add(&page->lru, page_list);
5454                 else
5455                         page_array[nr_populated] = page;
5456                 nr_populated++;
5457         }
5458
5459         goto out;
5460 }
5461 EXPORT_SYMBOL_GPL(__alloc_pages_bulk);
5462
5463 /*
5464  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
5465  */
5466 struct page *__alloc_pages(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5467                                                         nodemask_t *nodemask)
5468 {
5469         struct page *page;
5470         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
5471         gfp_t alloc_gfp; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
5472         struct alloc_context ac = { };
5473
5474         /*
5475          * There are several places where we assume that the order value is sane
5476          * so bail out early if the request is out of bound.
5477          */
5478         if (WARN_ON_ONCE_GFP(order >= MAX_ORDER, gfp))
5479                 return NULL;
5480
5481         gfp &= gfp_allowed_mask;
5482         /*
5483          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
5484          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
5485          * from a particular context which has been marked by
5486          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}. And PF_MEMALLOC_PIN which ensures
5487          * movable zones are not used during allocation.
5488          */
5489         gfp = current_gfp_context(gfp);
5490         alloc_gfp = gfp;
5491         if (!prepare_alloc_pages(gfp, order, preferred_nid, nodemask, &ac,
5492                         &alloc_gfp, &alloc_flags))
5493                 return NULL;
5494
5495         /*
5496          * Forbid the first pass from falling back to types that fragment
5497          * memory until all local zones are considered.
5498          */
5499         alloc_flags |= alloc_flags_nofragment(ac.preferred_zoneref->zone, gfp);
5500
5501         /* First allocation attempt */
5502         page = get_page_from_freelist(alloc_gfp, order, alloc_flags, &ac);
5503         if (likely(page))
5504                 goto out;
5505
5506         alloc_gfp = gfp;
5507         ac.spread_dirty_pages = false;
5508
5509         /*
5510          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
5511          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
5512          */
5513         ac.nodemask = nodemask;
5514
5515         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_gfp, order, &ac);
5516
5517 out:
5518         if (memcg_kmem_online() && (gfp & __GFP_ACCOUNT) && page &&
5519             unlikely(__memcg_kmem_charge_page(page, gfp, order) != 0)) {
5520                 __free_pages(page, order);
5521                 page = NULL;
5522         }
5523
5524         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_gfp, ac.migratetype);
5525         kmsan_alloc_page(page, order, alloc_gfp);
5526
5527         return page;
5528 }
5529 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
5530
5531 struct folio *__folio_alloc(gfp_t gfp, unsigned int order, int preferred_nid,
5532                 nodemask_t *nodemask)
5533 {
5534         struct page *page = __alloc_pages(gfp | __GFP_COMP, order,
5535                         preferred_nid, nodemask);
5536
5537         if (page && order > 1)
5538                 prep_transhuge_page(page);
5539         return (struct folio *)page;
5540 }
5541 EXPORT_SYMBOL(__folio_alloc);
5542
5543 /*
5544  * Common helper functions. Never use with __GFP_HIGHMEM because the returned
5545  * address cannot represent highmem pages. Use alloc_pages and then kmap if
5546  * you need to access high mem.
5547  */
5548 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
5549 {
5550         struct page *page;
5551
5552         page = alloc_pages(gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM, order);
5553         if (!page)
5554                 return 0;
5555         return (unsigned long) page_address(page);
5556 }
5557 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
5558
5559 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
5560 {
5561         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
5562 }
5563 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
5564
5565 /**
5566  * __free_pages - Free pages allocated with alloc_pages().
5567  * @page: The page pointer returned from alloc_pages().
5568  * @order: The order of the allocation.
5569  *
5570  * This function can free multi-page allocations that are not compound
5571  * pages.  It does not check that the @order passed in matches that of
5572  * the allocation, so it is easy to leak memory.  Freeing more memory
5573  * than was allocated will probably emit a warning.
5574  *
5575  * If the last reference to this page is speculative, it will be released
5576  * by put_page() which only frees the first page of a non-compound
5577  * allocation.  To prevent the remaining pages from being leaked, we free
5578  * the subsequent pages here.  If you want to use the page's reference
5579  * count to decide when to free the allocation, you should allocate a
5580  * compound page, and use put_page() instead of __free_pages().
5581  *
5582  * Context: May be called in interrupt context or while holding a normal
5583  * spinlock, but not in NMI context or while holding a raw spinlock.
5584  */
5585 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
5586 {
5587         /* get PageHead before we drop reference */
5588         int head = PageHead(page);
5589
5590         if (put_page_testzero(page))
5591                 free_the_page(page, order);
5592         else if (!head)
5593                 while (order-- > 0)
5594                         free_the_page(page + (1 << order), order);
5595 }
5596 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
5597
5598 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
5599 {
5600         if (addr != 0) {
5601                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
5602                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
5603         }
5604 }
5605
5606 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
5607
5608 /*
5609  * Page Fragment:
5610  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
5611  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
5612  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
5613  *
5614  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
5615  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
5616  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
5617  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
5618  */
5619 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
5620                                              gfp_t gfp_mask)
5621 {
5622         struct page *page = NULL;
5623         gfp_t gfp = gfp_mask;
5624
5625 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5626         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
5627                     __GFP_NOMEMALLOC;
5628         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
5629                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
5630         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
5631 #endif
5632         if (unlikely(!page))
5633                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
5634
5635         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
5636
5637         return page;
5638 }
5639
5640 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
5641 {
5642         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
5643
5644         if (page_ref_sub_and_test(page, count))
5645                 free_the_page(page, compound_order(page));
5646 }
5647 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
5648
5649 void *page_frag_alloc_align(struct page_frag_cache *nc,
5650                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask,
5651                       unsigned int align_mask)
5652 {
5653         unsigned int size = PAGE_SIZE;
5654         struct page *page;
5655         int offset;
5656
5657         if (unlikely(!nc->va)) {
5658 refill:
5659                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
5660                 if (!page)
5661                         return NULL;
5662
5663 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5664                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5665                 size = nc->size;
5666 #endif
5667                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
5668                  * This would break get_page_unless_zero() users.
5669                  */
5670                 page_ref_add(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE);
5671
5672                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5673                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
5674                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5675                 nc->offset = size;
5676         }
5677
5678         offset = nc->offset - fragsz;
5679         if (unlikely(offset < 0)) {
5680                 page = virt_to_page(nc->va);
5681
5682                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
5683                         goto refill;
5684
5685                 if (unlikely(nc->pfmemalloc)) {
5686                         free_the_page(page, compound_order(page));
5687                         goto refill;
5688                 }
5689
5690 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
5691                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
5692                 size = nc->size;
5693 #endif
5694                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
5695                 set_page_count(page, PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1);
5696
5697                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
5698                 nc->pagecnt_bias = PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE + 1;
5699                 offset = size - fragsz;
5700                 if (unlikely(offset < 0)) {
5701                         /*
5702                          * The caller is trying to allocate a fragment
5703                          * with fragsz > PAGE_SIZE but the cache isn't big
5704                          * enough to satisfy the request, this may
5705                          * happen in low memory conditions.
5706                          * We don't release the cache page because
5707                          * it could make memory pressure worse
5708                          * so we simply return NULL here.
5709                          */
5710                         return NULL;
5711                 }
5712         }
5713
5714         nc->pagecnt_bias--;
5715         offset &= align_mask;
5716         nc->offset = offset;
5717
5718         return nc->va + offset;
5719 }
5720 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc_align);
5721
5722 /*
5723  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
5724  */
5725 void page_frag_free(void *addr)
5726 {
5727         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
5728
5729         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
5730                 free_the_page(page, compound_order(page));
5731 }
5732 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
5733
5734 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
5735                 size_t size)
5736 {
5737         if (addr) {
5738                 unsigned long nr = DIV_ROUND_UP(size, PAGE_SIZE);
5739                 struct page *page = virt_to_page((void *)addr);
5740                 struct page *last = page + nr;
5741
5742                 split_page_owner(page, 1 << order);
5743                 split_page_memcg(page, 1 << order);
5744                 while (page < --last)
5745                         set_page_refcounted(last);
5746
5747                 last = page + (1UL << order);
5748                 for (page += nr; page < last; page++)
5749                         __free_pages_ok(page, 0, FPI_TO_TAIL);
5750         }
5751         return (void *)addr;
5752 }
5753
5754 /**
5755  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
5756  * @size: the number of bytes to allocate
5757  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5758  *
5759  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
5760  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
5761  * allocate memory in power-of-two pages.
5762  *
5763  * This function is also limited by MAX_ORDER.
5764  *
5765  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
5766  *
5767  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5768  */
5769 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
5770 {
5771         unsigned int order = get_order(size);
5772         unsigned long addr;
5773
5774         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5775                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5776
5777         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
5778         return make_alloc_exact(addr, order, size);
5779 }
5780 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
5781
5782 /**
5783  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
5784  *                         pages on a node.
5785  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
5786  * @size: the number of bytes to allocate
5787  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation, must not contain __GFP_COMP
5788  *
5789  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
5790  * back.
5791  *
5792  * Return: pointer to the allocated area or %NULL in case of error.
5793  */
5794 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
5795 {
5796         unsigned int order = get_order(size);
5797         struct page *p;
5798
5799         if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & (__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM)))
5800                 gfp_mask &= ~(__GFP_COMP | __GFP_HIGHMEM);
5801
5802         p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
5803         if (!p)
5804                 return NULL;
5805         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
5806 }
5807
5808 /**
5809  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
5810  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
5811  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
5812  *
5813  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
5814  */
5815 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
5816 {
5817         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
5818         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
5819
5820         while (addr < end) {
5821                 free_page(addr);
5822                 addr += PAGE_SIZE;
5823         }
5824 }
5825 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
5826
5827 /**
5828  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
5829  * @offset: The zone index of the highest zone
5830  *
5831  * nr_free_zone_pages() counts the number of pages which are beyond the
5832  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
5833  * zone, the number of pages is calculated as:
5834  *
5835  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
5836  *
5837  * Return: number of pages beyond high watermark.
5838  */
5839 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
5840 {
5841         struct zoneref *z;
5842         struct zone *zone;
5843
5844         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
5845         unsigned long sum = 0;
5846
5847         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
5848
5849         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
5850                 unsigned long size = zone_managed_pages(zone);
5851                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
5852                 if (size > high)
5853                         sum += size - high;
5854         }
5855
5856         return sum;
5857 }
5858
5859 /**
5860  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
5861  *
5862  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
5863  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
5864  *
5865  * Return: number of pages beyond high watermark within ZONE_DMA and
5866  * ZONE_NORMAL.
5867  */
5868 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
5869 {
5870         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
5871 }
5872 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
5873
5874 static inline void show_node(struct zone *zone)
5875 {
5876         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
5877                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
5878 }
5879
5880 long si_mem_available(void)
5881 {
5882         long available;
5883         unsigned long pagecache;
5884         unsigned long wmark_low = 0;
5885         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
5886         unsigned long reclaimable;
5887         struct zone *zone;
5888         int lru;
5889
5890         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
5891                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
5892
5893         for_each_zone(zone)
5894                 wmark_low += low_wmark_pages(zone);
5895
5896         /*
5897          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
5898          * without causing swapping or OOM.
5899          */
5900         available = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
5901
5902         /*
5903          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
5904          * start swapping or thrashing. Assume at least half of the page
5905          * cache, or the low watermark worth of cache, needs to stay.
5906          */
5907         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
5908         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
5909         available += pagecache;
5910
5911         /*
5912          * Part of the reclaimable slab and other kernel memory consists of
5913          * items that are in use, and cannot be freed. Cap this estimate at the
5914          * low watermark.
5915          */
5916         reclaimable = global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B) +
5917                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE);
5918         available += reclaimable - min(reclaimable / 2, wmark_low);
5919
5920         if (available < 0)
5921                 available = 0;
5922         return available;
5923 }
5924 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
5925
5926 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
5927 {
5928         val->totalram = totalram_pages();
5929         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
5930         val->freeram = global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES);
5931         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
5932         val->totalhigh = totalhigh_pages();
5933         val->freehigh = nr_free_highpages();
5934         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5935 }
5936
5937 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
5938
5939 #ifdef CONFIG_NUMA
5940 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
5941 {
5942         int zone_type;          /* needs to be signed */
5943         unsigned long managed_pages = 0;
5944         unsigned long managed_highpages = 0;
5945         unsigned long free_highpages = 0;
5946         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5947
5948         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
5949                 managed_pages += zone_managed_pages(&pgdat->node_zones[zone_type]);
5950         val->totalram = managed_pages;
5951         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
5952         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
5953 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5954         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
5955                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5956
5957                 if (is_highmem(zone)) {
5958                         managed_highpages += zone_managed_pages(zone);
5959                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
5960                 }
5961         }
5962         val->totalhigh = managed_highpages;
5963         val->freehigh = free_highpages;
5964 #else
5965         val->totalhigh = managed_highpages;
5966         val->freehigh = free_highpages;
5967 #endif
5968         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
5969 }
5970 #endif
5971
5972 /*
5973  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
5974  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
5975  */
5976 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
5977 {
5978         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
5979                 return false;
5980
5981         /*
5982          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
5983          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
5984          * have to be precise here.
5985          */
5986         if (!nodemask)
5987                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
5988
5989         return !node_isset(nid, *nodemask);
5990 }
5991
5992 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
5993
5994 static void show_migration_types(unsigned char type)
5995 {
5996         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
5997                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
5998                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
5999                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
6000                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
6001 #ifdef CONFIG_CMA
6002                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
6003 #endif
6004 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
6005                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
6006 #endif
6007         };
6008         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
6009         char *p = tmp;
6010         int i;
6011
6012         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
6013                 if (type & (1 << i))
6014                         *p++ = types[i];
6015         }
6016
6017         *p = '\0';
6018         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
6019 }
6020
6021 static bool node_has_managed_zones(pg_data_t *pgdat, int max_zone_idx)
6022 {
6023         int zone_idx;
6024         for (zone_idx = 0; zone_idx <= max_zone_idx; zone_idx++)
6025                 if (zone_managed_pages(pgdat->node_zones + zone_idx))
6026                         return true;
6027         return false;
6028 }
6029
6030 /*
6031  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
6032  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
6033  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
6034  *
6035  * Bits in @filter:
6036  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
6037  *   cpuset.
6038  */
6039 void __show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask, int max_zone_idx)
6040 {
6041         unsigned long free_pcp = 0;
6042         int cpu, nid;
6043         struct zone *zone;
6044         pg_data_t *pgdat;
6045
6046         for_each_populated_zone(zone) {
6047                 if (zone_idx(zone) > max_zone_idx)
6048                         continue;
6049                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6050                         continue;
6051
6052                 for_each_online_cpu(cpu)
6053                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
6054         }
6055
6056         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
6057                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
6058                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu\n"
6059                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
6060                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu\n"
6061                 " sec_pagetables:%lu bounce:%lu\n"
6062                 " kernel_misc_reclaimable:%lu\n"
6063                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
6064                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
6065                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
6066                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
6067                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
6068                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
6069                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
6070                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
6071                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
6072                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
6073                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_RECLAIMABLE_B),
6074                 global_node_page_state_pages(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE_B),
6075                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
6076                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
6077                 global_node_page_state(NR_PAGETABLE),
6078                 global_node_page_state(NR_SECONDARY_PAGETABLE),
6079                 global_zone_page_state(NR_BOUNCE),
6080                 global_node_page_state(NR_KERNEL_MISC_RECLAIMABLE),
6081                 global_zone_page_state(NR_FREE_PAGES),
6082                 free_pcp,
6083                 global_zone_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
6084
6085         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6086                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
6087                         continue;
6088                 if (!node_has_managed_zones(pgdat, max_zone_idx))
6089                         continue;
6090
6091                 printk("Node %d"
6092                         " active_anon:%lukB"
6093                         " inactive_anon:%lukB"
6094                         " active_file:%lukB"
6095                         " inactive_file:%lukB"
6096                         " unevictable:%lukB"
6097                         " isolated(anon):%lukB"
6098                         " isolated(file):%lukB"
6099                         " mapped:%lukB"
6100                         " dirty:%lukB"
6101                         " writeback:%lukB"
6102                         " shmem:%lukB"
6103 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6104                         " shmem_thp: %lukB"
6105                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
6106                         " anon_thp: %lukB"
6107 #endif
6108                         " writeback_tmp:%lukB"
6109                         " kernel_stack:%lukB"
6110 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
6111                         " shadow_call_stack:%lukB"
6112 #endif
6113                         " pagetables:%lukB"
6114                         " sec_pagetables:%lukB"
6115                         " all_unreclaimable? %s"
6116                         "\n",
6117                         pgdat->node_id,
6118                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
6119                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
6120                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
6121                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
6122                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
6123                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
6124                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
6125                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
6126                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
6127                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
6128                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
6129 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6130                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS)),
6131                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)),
6132                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS)),
6133 #endif
6134                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
6135                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_STACK_KB),
6136 #ifdef CONFIG_SHADOW_CALL_STACK
6137                         node_page_state(pgdat, NR_KERNEL_SCS_KB),
6138 #endif
6139                         K(node_page_state(pgdat, NR_PAGETABLE)),
6140                         K(node_page_state(pgdat, NR_SECONDARY_PAGETABLE)),
6141                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
6142                                 "yes" : "no");
6143         }
6144
6145         for_each_populated_zone(zone) {
6146                 int i;
6147
6148                 if (zone_idx(zone) > max_zone_idx)
6149                         continue;
6150                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6151                         continue;
6152
6153                 free_pcp = 0;
6154                 for_each_online_cpu(cpu)
6155                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu)->count;
6156
6157                 show_node(zone);
6158                 printk(KERN_CONT
6159                         "%s"
6160                         " free:%lukB"
6161                         " boost:%lukB"
6162                         " min:%lukB"
6163                         " low:%lukB"
6164                         " high:%lukB"
6165                         " reserved_highatomic:%luKB"
6166                         " active_anon:%lukB"
6167                         " inactive_anon:%lukB"
6168                         " active_file:%lukB"
6169                         " inactive_file:%lukB"
6170                         " unevictable:%lukB"
6171                         " writepending:%lukB"
6172                         " present:%lukB"
6173                         " managed:%lukB"
6174                         " mlocked:%lukB"
6175                         " bounce:%lukB"
6176                         " free_pcp:%lukB"
6177                         " local_pcp:%ukB"
6178                         " free_cma:%lukB"
6179                         "\n",
6180                         zone->name,
6181                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
6182                         K(zone->watermark_boost),
6183                         K(min_wmark_pages(zone)),
6184                         K(low_wmark_pages(zone)),
6185                         K(high_wmark_pages(zone)),
6186                         K(zone->nr_reserved_highatomic),
6187                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
6188                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
6189                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
6190                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
6191                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
6192                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
6193                         K(zone->present_pages),
6194                         K(zone_managed_pages(zone)),
6195                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
6196                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
6197                         K(free_pcp),
6198                         K(this_cpu_read(zone->per_cpu_pageset->count)),
6199                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
6200                 printk("lowmem_reserve[]:");
6201                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
6202                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
6203                 printk(KERN_CONT "\n");
6204         }
6205
6206         for_each_populated_zone(zone) {
6207                 unsigned int order;
6208                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
6209                 unsigned char types[MAX_ORDER];
6210
6211                 if (zone_idx(zone) > max_zone_idx)
6212                         continue;
6213                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
6214                         continue;
6215                 show_node(zone);
6216                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
6217
6218                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6219                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6220                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
6221                         int type;
6222
6223                         nr[order] = area->nr_free;
6224                         total += nr[order] << order;
6225
6226                         types[order] = 0;
6227                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
6228                                 if (!free_area_empty(area, type))
6229                                         types[order] |= 1 << type;
6230                         }
6231                 }
6232                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6233                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
6234                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
6235                                nr[order], K(1UL) << order);
6236                         if (nr[order])
6237                                 show_migration_types(types[order]);
6238                 }
6239                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
6240         }
6241
6242         for_each_online_node(nid) {
6243                 if (show_mem_node_skip(filter, nid, nodemask))
6244                         continue;
6245                 hugetlb_show_meminfo_node(nid);
6246         }
6247
6248         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
6249
6250         show_swap_cache_info();
6251 }
6252
6253 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
6254 {
6255         zoneref->zone = zone;
6256         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
6257 }
6258
6259 /*
6260  * Builds allocation fallback zone lists.
6261  *
6262  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
6263  */
6264 static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
6265 {
6266         struct zone *zone;
6267         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
6268         int nr_zones = 0;
6269
6270         do {
6271                 zone_type--;
6272                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
6273                 if (populated_zone(zone)) {
6274                         zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);
6275                         check_highest_zone(zone_type);
6276                 }
6277         } while (zone_type);
6278
6279         return nr_zones;
6280 }
6281
6282 #ifdef CONFIG_NUMA
6283
6284 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
6285 {
6286         /*
6287          * We used to support different zonelists modes but they turned
6288          * out to be just not useful. Let's keep the warning in place
6289          * if somebody still use the cmd line parameter so that we do
6290          * not fail it silently
6291          */
6292         if (!(*s == 'd' || *s == 'D' || *s == 'n' || *s == 'N')) {
6293                 pr_warn("Ignoring unsupported numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
6294                 return -EINVAL;
6295         }
6296         return 0;
6297 }
6298
6299 char numa_zonelist_order[] = "Node";
6300
6301 /*
6302  * sysctl handler for numa_zonelist_order
6303  */
6304 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
6305                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6306 {
6307         if (write)
6308                 return __parse_numa_zonelist_order(buffer);
6309         return proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
6310 }
6311
6312
6313 static int node_load[MAX_NUMNODES];
6314
6315 /**
6316  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
6317  * @node: node whose fallback list we're appending
6318  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
6319  *
6320  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
6321  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
6322  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
6323  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
6324  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
6325  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
6326  * on them otherwise.
6327  *
6328  * Return: node id of the found node or %NUMA_NO_NODE if no node is found.
6329  */
6330 int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
6331 {
6332         int n, val;
6333         int min_val = INT_MAX;
6334         int best_node = NUMA_NO_NODE;
6335
6336         /* Use the local node if we haven't already */
6337         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
6338                 node_set(node, *used_node_mask);
6339                 return node;
6340         }
6341
6342         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
6343
6344                 /* Don't want a node to appear more than once */
6345                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
6346                         continue;
6347
6348                 /* Use the distance array to find the distance */
6349                 val = node_distance(node, n);
6350
6351                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
6352                 val += (n < node);
6353
6354                 /* Give preference to headless and unused nodes */
6355                 if (!cpumask_empty(cpumask_of_node(n)))
6356                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
6357
6358                 /* Slight preference for less loaded node */
6359                 val *= MAX_NUMNODES;
6360                 val += node_load[n];
6361
6362                 if (val < min_val) {
6363                         min_val = val;
6364                         best_node = n;
6365                 }
6366         }
6367
6368         if (best_node >= 0)
6369                 node_set(best_node, *used_node_mask);
6370
6371         return best_node;
6372 }
6373
6374
6375 /*
6376  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
6377  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
6378  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
6379  */
6380 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int *node_order,
6381                 unsigned nr_nodes)
6382 {
6383         struct zoneref *zonerefs;
6384         int i;
6385
6386         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6387
6388         for (i = 0; i < nr_nodes; i++) {
6389                 int nr_zones;
6390
6391                 pg_data_t *node = NODE_DATA(node_order[i]);
6392
6393                 nr_zones = build_zonerefs_node(node, zonerefs);
6394                 zonerefs += nr_zones;
6395         }
6396         zonerefs->zone = NULL;
6397         zonerefs->zone_idx = 0;
6398 }
6399
6400 /*
6401  * Build gfp_thisnode zonelists
6402  */
6403 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6404 {
6405         struct zoneref *zonerefs;
6406         int nr_zones;
6407
6408         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK]._zonerefs;
6409         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6410         zonerefs += nr_zones;
6411         zonerefs->zone = NULL;
6412         zonerefs->zone_idx = 0;
6413 }
6414
6415 /*
6416  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
6417  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
6418  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
6419  * may still exist in local DMA zone.
6420  */
6421
6422 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6423 {
6424         static int node_order[MAX_NUMNODES];
6425         int node, nr_nodes = 0;
6426         nodemask_t used_mask = NODE_MASK_NONE;
6427         int local_node, prev_node;
6428
6429         /* NUMA-aware ordering of nodes */
6430         local_node = pgdat->node_id;
6431         prev_node = local_node;
6432
6433         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
6434         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
6435                 /*
6436                  * We don't want to pressure a particular node.
6437                  * So adding penalty to the first node in same
6438                  * distance group to make it round-robin.
6439                  */
6440                 if (node_distance(local_node, node) !=
6441                     node_distance(local_node, prev_node))
6442                         node_load[node] += 1;
6443
6444                 node_order[nr_nodes++] = node;
6445                 prev_node = node;
6446         }
6447
6448         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node_order, nr_nodes);
6449         build_thisnode_zonelists(pgdat);
6450         pr_info("Fallback order for Node %d: ", local_node);
6451         for (node = 0; node < nr_nodes; node++)
6452                 pr_cont("%d ", node_order[node]);
6453         pr_cont("\n");
6454 }
6455
6456 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6457 /*
6458  * Return node id of node used for "local" allocations.
6459  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
6460  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
6461  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
6462  */
6463 int local_memory_node(int node)
6464 {
6465         struct zoneref *z;
6466
6467         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
6468                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
6469                                    NULL);
6470         return zone_to_nid(z->zone);
6471 }
6472 #endif
6473
6474 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
6475 static void setup_min_slab_ratio(void);
6476 #else   /* CONFIG_NUMA */
6477
6478 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6479 {
6480         int node, local_node;
6481         struct zoneref *zonerefs;
6482         int nr_zones;
6483
6484         local_node = pgdat->node_id;
6485
6486         zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;
6487         nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);
6488         zonerefs += nr_zones;
6489
6490         /*
6491          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
6492          * of all the other nodes.
6493          * We don't want to pressure a particular node, so when
6494          * building the zones for node N, we make sure that the
6495          * zones coming right after the local ones are those from
6496          * node N+1 (modulo N)
6497          */
6498         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
6499                 if (!node_online(node))
6500                         continue;
6501                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6502                 zonerefs += nr_zones;
6503         }
6504         for (node = 0; node < local_node; node++) {
6505                 if (!node_online(node))
6506                         continue;
6507                 nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);
6508                 zonerefs += nr_zones;
6509         }
6510
6511         zonerefs->zone = NULL;
6512         zonerefs->zone_idx = 0;
6513 }
6514
6515 #endif  /* CONFIG_NUMA */
6516
6517 /*
6518  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
6519  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
6520  * that an item put on a list will immediately be handed over to
6521  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
6522  * with interrupts disabled.
6523  *
6524  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
6525  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
6526  * hotplugged processors.
6527  *
6528  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
6529  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
6530  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
6531  */
6532 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats);
6533 /* These effectively disable the pcplists in the boot pageset completely */
6534 #define BOOT_PAGESET_HIGH       0
6535 #define BOOT_PAGESET_BATCH      1
6536 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pages, boot_pageset);
6537 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_zonestat, boot_zonestats);
6538 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_nodestat, boot_nodestats);
6539
6540 static void __build_all_zonelists(void *data)
6541 {
6542         int nid;
6543         int __maybe_unused cpu;
6544         pg_data_t *self = data;
6545
6546         write_seqlock(&zonelist_update_seq);
6547
6548 #ifdef CONFIG_NUMA
6549         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
6550 #endif
6551
6552         /*
6553          * This node is hotadded and no memory is yet present.   So just
6554          * building zonelists is fine - no need to touch other nodes.
6555          */
6556         if (self && !node_online(self->node_id)) {
6557                 build_zonelists(self);
6558         } else {
6559                 /*
6560                  * All possible nodes have pgdat preallocated
6561                  * in free_area_init
6562                  */
6563                 for_each_node(nid) {
6564                         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6565
6566                         build_zonelists(pgdat);
6567                 }
6568
6569 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
6570                 /*
6571                  * We now know the "local memory node" for each node--
6572                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
6573                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
6574                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
6575                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
6576                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
6577                  */
6578                 for_each_online_cpu(cpu)
6579                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
6580 #endif
6581         }
6582
6583         write_sequnlock(&zonelist_update_seq);
6584 }
6585
6586 static noinline void __init
6587 build_all_zonelists_init(void)
6588 {
6589         int cpu;
6590
6591         __build_all_zonelists(NULL);
6592
6593         /*
6594          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
6595          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
6596          * each zone will be allocated later when the per cpu
6597          * allocator is available.
6598          *
6599          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
6600          * cpus if the system is already booted because the pagesets
6601          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
6602          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
6603          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
6604          * (a chicken-egg dilemma).
6605          */
6606         for_each_possible_cpu(cpu)
6607                 per_cpu_pages_init(&per_cpu(boot_pageset, cpu), &per_cpu(boot_zonestats, cpu));
6608
6609         mminit_verify_zonelist();
6610         cpuset_init_current_mems_allowed();
6611 }
6612
6613 /*
6614  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
6615  *
6616  * __ref due to call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
6617  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
6618  */
6619 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat)
6620 {
6621         unsigned long vm_total_pages;
6622
6623         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
6624                 build_all_zonelists_init();
6625         } else {
6626                 __build_all_zonelists(pgdat);
6627                 /* cpuset refresh routine should be here */
6628         }
6629         /* Get the number of free pages beyond high watermark in all zones. */
6630         vm_total_pages = nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
6631         /*
6632          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
6633          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
6634          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
6635          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
6636          * disabled and enable it later
6637          */
6638         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
6639                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
6640         else
6641                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
6642
6643         pr_info("Built %u zonelists, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
6644                 nr_online_nodes,
6645                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
6646                 vm_total_pages);
6647 #ifdef CONFIG_NUMA
6648         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
6649 #endif
6650 }
6651
6652 /* If zone is ZONE_MOVABLE but memory is mirrored, it is an overlapped init */
6653 static bool __meminit
6654 overlap_memmap_init(unsigned long zone, unsigned long *pfn)
6655 {
6656         static struct memblock_region *r;
6657
6658         if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
6659                 if (!r || *pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
6660                         for_each_mem_region(r) {
6661                                 if (*pfn < memblock_region_memory_end_pfn(r))
6662                                         break;
6663                         }
6664                 }
6665                 if (*pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
6666                     memblock_is_mirror(r)) {
6667                         *pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
6668                         return true;
6669                 }
6670         }
6671         return false;
6672 }
6673
6674 /*
6675  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
6676  * up by memblock_free_all() once the early boot process is
6677  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
6678  *
6679  * All aligned pageblocks are initialized to the specified migratetype
6680  * (usually MIGRATE_MOVABLE). Besides setting the migratetype, no related
6681  * zone stats (e.g., nr_isolate_pageblock) are touched.
6682  */
6683 void __meminit memmap_init_range(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
6684                 unsigned long start_pfn, unsigned long zone_end_pfn,
6685                 enum meminit_context context,
6686                 struct vmem_altmap *altmap, int migratetype)
6687 {
6688         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + size;
6689         struct page *page;
6690
6691         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
6692                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
6693
6694 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6695         /*
6696          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
6697          * memory. We limit the total number of pages to initialize to just
6698          * those that might contain the memory mapping. We will defer the
6699          * ZONE_DEVICE page initialization until after we have released
6700          * the hotplug lock.
6701          */
6702         if (zone == ZONE_DEVICE) {
6703                 if (!altmap)
6704                         return;
6705
6706                 if (start_pfn == altmap->base_pfn)
6707                         start_pfn += altmap->reserve;
6708                 end_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6709         }
6710 #endif
6711
6712         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; ) {
6713                 /*
6714                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
6715                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
6716                  */
6717                 if (context == MEMINIT_EARLY) {
6718                         if (overlap_memmap_init(zone, &pfn))
6719                                 continue;
6720                         if (defer_init(nid, pfn, zone_end_pfn)) {
6721                                 deferred_struct_pages = true;
6722                                 break;
6723                         }
6724                 }
6725
6726                 page = pfn_to_page(pfn);
6727                 __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
6728                 if (context == MEMINIT_HOTPLUG)
6729                         __SetPageReserved(page);
6730
6731                 /*
6732                  * Usually, we want to mark the pageblock MIGRATE_MOVABLE,
6733                  * such that unmovable allocations won't be scattered all
6734                  * over the place during system boot.
6735                  */
6736                 if (pageblock_aligned(pfn)) {
6737                         set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
6738                         cond_resched();
6739                 }
6740                 pfn++;
6741         }
6742 }
6743
6744 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
6745 static void __ref __init_zone_device_page(struct page *page, unsigned long pfn,
6746                                           unsigned long zone_idx, int nid,
6747                                           struct dev_pagemap *pgmap)
6748 {
6749
6750         __init_single_page(page, pfn, zone_idx, nid);
6751
6752         /*
6753          * Mark page reserved as it will need to wait for onlining
6754          * phase for it to be fully associated with a zone.
6755          *
6756          * We can use the non-atomic __set_bit operation for setting
6757          * the flag as we are still initializing the pages.
6758          */
6759         __SetPageReserved(page);
6760
6761         /*
6762          * ZONE_DEVICE pages union ->lru with a ->pgmap back pointer
6763          * and zone_device_data.  It is a bug if a ZONE_DEVICE page is
6764          * ever freed or placed on a driver-private list.
6765          */
6766         page->pgmap = pgmap;
6767         page->zone_device_data = NULL;
6768
6769         /*
6770          * Mark the block movable so that blocks are reserved for
6771          * movable at startup. This will force kernel allocations
6772          * to reserve their blocks rather than leaking throughout
6773          * the address space during boot when many long-lived
6774          * kernel allocations are made.
6775          *
6776          * Please note that MEMINIT_HOTPLUG path doesn't clear memmap
6777          * because this is done early in section_activate()
6778          */
6779         if (pageblock_aligned(pfn)) {
6780                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
6781                 cond_resched();
6782         }
6783
6784         /*
6785          * ZONE_DEVICE pages are released directly to the driver page allocator
6786          * which will set the page count to 1 when allocating the page.
6787          */
6788         if (pgmap->type == MEMORY_DEVICE_PRIVATE ||
6789             pgmap->type == MEMORY_DEVICE_COHERENT)
6790                 set_page_count(page, 0);
6791 }
6792
6793 /*
6794  * With compound page geometry and when struct pages are stored in ram most
6795  * tail pages are reused. Consequently, the amount of unique struct pages to
6796  * initialize is a lot smaller that the total amount of struct pages being
6797  * mapped. This is a paired / mild layering violation with explicit knowledge
6798  * of how the sparse_vmemmap internals handle compound pages in the lack
6799  * of an altmap. See vmemmap_populate_compound_pages().
6800  */
6801 static inline unsigned long compound_nr_pages(struct vmem_altmap *altmap,
6802                                               unsigned long nr_pages)
6803 {
6804         return is_power_of_2(sizeof(struct page)) &&
6805                 !altmap ? 2 * (PAGE_SIZE / sizeof(struct page)) : nr_pages;
6806 }
6807
6808 static void __ref memmap_init_compound(struct page *head,
6809                                        unsigned long head_pfn,
6810                                        unsigned long zone_idx, int nid,
6811                                        struct dev_pagemap *pgmap,
6812                                        unsigned long nr_pages)
6813 {
6814         unsigned long pfn, end_pfn = head_pfn + nr_pages;
6815         unsigned int order = pgmap->vmemmap_shift;
6816
6817         __SetPageHead(head);
6818         for (pfn = head_pfn + 1; pfn < end_pfn; pfn++) {
6819                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6820
6821                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6822                 prep_compound_tail(head, pfn - head_pfn);
6823                 set_page_count(page, 0);
6824
6825                 /*
6826                  * The first tail page stores important compound page info.
6827                  * Call prep_compound_head() after the first tail page has
6828                  * been initialized, to not have the data overwritten.
6829                  */
6830                 if (pfn == head_pfn + 1)
6831                         prep_compound_head(head, order);
6832         }
6833 }
6834
6835 void __ref memmap_init_zone_device(struct zone *zone,
6836                                    unsigned long start_pfn,
6837                                    unsigned long nr_pages,
6838                                    struct dev_pagemap *pgmap)
6839 {
6840         unsigned long pfn, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
6841         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
6842         struct vmem_altmap *altmap = pgmap_altmap(pgmap);
6843         unsigned int pfns_per_compound = pgmap_vmemmap_nr(pgmap);
6844         unsigned long zone_idx = zone_idx(zone);
6845         unsigned long start = jiffies;
6846         int nid = pgdat->node_id;
6847
6848         if (WARN_ON_ONCE(!pgmap || zone_idx != ZONE_DEVICE))
6849                 return;
6850
6851         /*
6852          * The call to memmap_init should have already taken care
6853          * of the pages reserved for the memmap, so we can just jump to
6854          * the end of that region and start processing the device pages.
6855          */
6856         if (altmap) {
6857                 start_pfn = altmap->base_pfn + vmem_altmap_offset(altmap);
6858                 nr_pages = end_pfn - start_pfn;
6859         }
6860
6861         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += pfns_per_compound) {
6862                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6863
6864                 __init_zone_device_page(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap);
6865
6866                 if (pfns_per_compound == 1)
6867                         continue;
6868
6869                 memmap_init_compound(page, pfn, zone_idx, nid, pgmap,
6870                                      compound_nr_pages(altmap, pfns_per_compound));
6871         }
6872
6873         pr_info("%s initialised %lu pages in %ums\n", __func__,
6874                 nr_pages, jiffies_to_msecs(jiffies - start));
6875 }
6876
6877 #endif
6878 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
6879 {
6880         unsigned int order, t;
6881         for_each_migratetype_order(order, t) {
6882                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
6883                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
6884         }
6885 }
6886
6887 /*
6888  * Only struct pages that correspond to ranges defined by memblock.memory
6889  * are zeroed and initialized by going through __init_single_page() during
6890  * memmap_init_zone_range().
6891  *
6892  * But, there could be struct pages that correspond to holes in
6893  * memblock.memory. This can happen because of the following reasons:
6894  * - physical memory bank size is not necessarily the exact multiple of the
6895  *   arbitrary section size
6896  * - early reserved memory may not be listed in memblock.memory
6897  * - memory layouts defined with memmap= kernel parameter may not align
6898  *   nicely with memmap sections
6899  *
6900  * Explicitly initialize those struct pages so that:
6901  * - PG_Reserved is set
6902  * - zone and node links point to zone and node that span the page if the
6903  *   hole is in the middle of a zone
6904  * - zone and node links point to adjacent zone/node if the hole falls on
6905  *   the zone boundary; the pages in such holes will be prepended to the
6906  *   zone/node above the hole except for the trailing pages in the last
6907  *   section that will be appended to the zone/node below.
6908  */
6909 static void __init init_unavailable_range(unsigned long spfn,
6910                                           unsigned long epfn,
6911                                           int zone, int node)
6912 {
6913         unsigned long pfn;
6914         u64 pgcnt = 0;
6915
6916         for (pfn = spfn; pfn < epfn; pfn++) {
6917                 if (!pfn_valid(pageblock_start_pfn(pfn))) {
6918                         pfn = pageblock_end_pfn(pfn) - 1;
6919                         continue;
6920                 }
6921                 __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, node);
6922                 __SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
6923                 pgcnt++;
6924         }
6925
6926         if (pgcnt)
6927                 pr_info("On node %d, zone %s: %lld pages in unavailable ranges",
6928                         node, zone_names[zone], pgcnt);
6929 }
6930
6931 static void __init memmap_init_zone_range(struct zone *zone,
6932                                           unsigned long start_pfn,
6933                                           unsigned long end_pfn,
6934                                           unsigned long *hole_pfn)
6935 {
6936         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6937         unsigned long zone_end_pfn = zone_start_pfn + zone->spanned_pages;
6938         int nid = zone_to_nid(zone), zone_id = zone_idx(zone);
6939
6940         start_pfn = clamp(start_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6941         end_pfn = clamp(end_pfn, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
6942
6943         if (start_pfn >= end_pfn)
6944                 return;
6945
6946         memmap_init_range(end_pfn - start_pfn, nid, zone_id, start_pfn,
6947                           zone_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
6948
6949         if (*hole_pfn < start_pfn)
6950                 init_unavailable_range(*hole_pfn, start_pfn, zone_id, nid);
6951
6952         *hole_pfn = end_pfn;
6953 }
6954
6955 static void __init memmap_init(void)
6956 {
6957         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6958         unsigned long hole_pfn = 0;
6959         int i, j, zone_id = 0, nid;
6960
6961         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6962                 struct pglist_data *node = NODE_DATA(nid);
6963
6964                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6965                         struct zone *zone = node->node_zones + j;
6966
6967                         if (!populated_zone(zone))
6968                                 continue;
6969
6970                         memmap_init_zone_range(zone, start_pfn, end_pfn,
6971                                                &hole_pfn);
6972                         zone_id = j;
6973                 }
6974         }
6975
6976 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6977         /*
6978          * Initialize the memory map for hole in the range [memory_end,
6979          * section_end].
6980          * Append the pages in this hole to the highest zone in the last
6981          * node.
6982          * The call to init_unavailable_range() is outside the ifdef to
6983          * silence the compiler warining about zone_id set but not used;
6984          * for FLATMEM it is a nop anyway
6985          */
6986         end_pfn = round_up(end_pfn, PAGES_PER_SECTION);
6987         if (hole_pfn < end_pfn)
6988 #endif
6989                 init_unavailable_range(hole_pfn, end_pfn, zone_id, nid);
6990 }
6991
6992 void __init *memmap_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_t align,
6993                           phys_addr_t min_addr, int nid, bool exact_nid)
6994 {
6995         void *ptr;
6996
6997         if (exact_nid)
6998                 ptr = memblock_alloc_exact_nid_raw(size, align, min_addr,
6999                                                    MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
7000                                                    nid);
7001         else
7002                 ptr = memblock_alloc_try_nid_raw(size, align, min_addr,
7003                                                  MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE,
7004                                                  nid);
7005
7006         if (ptr && size > 0)
7007                 page_init_poison(ptr, size);
7008
7009         return ptr;
7010 }
7011
7012 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
7013 {
7014 #ifdef CONFIG_MMU
7015         int batch;
7016
7017         /*
7018          * The number of pages to batch allocate is either ~0.1%
7019          * of the zone or 1MB, whichever is smaller. The batch
7020          * size is striking a balance between allocation latency
7021          * and zone lock contention.
7022          */
7023         batch = min(zone_managed_pages(zone) >> 10, SZ_1M / PAGE_SIZE);
7024         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
7025         if (batch < 1)
7026                 batch = 1;
7027
7028         /*
7029          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
7030          * of 2 value was found to be more likely to have
7031          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
7032          *
7033          * For example if 2 tasks are alternately allocating
7034          * batches of pages, one task can end up with a lot
7035          * of pages of one half of the possible page colors
7036          * and the other with pages of the other colors.
7037          */
7038         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
7039
7040         return batch;
7041
7042 #else
7043         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
7044          * conditions.
7045          *
7046          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
7047          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
7048          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
7049          *
7050          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
7051          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
7052          * can be a significant delay between the individual batches being
7053          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
7054          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
7055          */
7056         return 0;
7057 #endif
7058 }
7059
7060 static int zone_highsize(struct zone *zone, int batch, int cpu_online)
7061 {
7062 #ifdef CONFIG_MMU
7063         int high;
7064         int nr_split_cpus;
7065         unsigned long total_pages;
7066
7067         if (!percpu_pagelist_high_fraction) {
7068                 /*
7069                  * By default, the high value of the pcp is based on the zone
7070                  * low watermark so that if they are full then background
7071                  * reclaim will not be started prematurely.
7072                  */
7073                 total_pages = low_wmark_pages(zone);
7074         } else {
7075                 /*
7076                  * If percpu_pagelist_high_fraction is configured, the high
7077                  * value is based on a fraction of the managed pages in the
7078                  * zone.
7079                  */
7080                 total_pages = zone_managed_pages(zone) / percpu_pagelist_high_fraction;
7081         }
7082
7083         /*
7084          * Split the high value across all online CPUs local to the zone. Note
7085          * that early in boot that CPUs may not be online yet and that during
7086          * CPU hotplug that the cpumask is not yet updated when a CPU is being
7087          * onlined. For memory nodes that have no CPUs, split pcp->high across
7088          * all online CPUs to mitigate the risk that reclaim is triggered
7089          * prematurely due to pages stored on pcp lists.
7090          */
7091         nr_split_cpus = cpumask_weight(cpumask_of_node(zone_to_nid(zone))) + cpu_online;
7092         if (!nr_split_cpus)
7093                 nr_split_cpus = num_online_cpus();
7094         high = total_pages / nr_split_cpus;
7095
7096         /*
7097          * Ensure high is at least batch*4. The multiple is based on the
7098          * historical relationship between high and batch.
7099          */
7100         high = max(high, batch << 2);
7101
7102         return high;
7103 #else
7104         return 0;
7105 #endif
7106 }
7107
7108 /*
7109  * pcp->high and pcp->batch values are related and generally batch is lower
7110  * than high. They are also related to pcp->count such that count is lower
7111  * than high, and as soon as it reaches high, the pcplist is flushed.
7112  *
7113  * However, guaranteeing these relations at all times would require e.g. write
7114  * barriers here but also careful usage of read barriers at the read side, and
7115  * thus be prone to error and bad for performance. Thus the update only prevents
7116  * store tearing. Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they
7117  * can cope with those fields changing asynchronously, and fully trust only the
7118  * pcp->count field on the local CPU with interrupts disabled.
7119  *
7120  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
7121  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
7122  * exist).
7123  */
7124 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
7125                 unsigned long batch)
7126 {
7127         WRITE_ONCE(pcp->batch, batch);
7128         WRITE_ONCE(pcp->high, high);
7129 }
7130
7131 static void per_cpu_pages_init(struct per_cpu_pages *pcp, struct per_cpu_zonestat *pzstats)
7132 {
7133         int pindex;
7134
7135         memset(pcp, 0, sizeof(*pcp));
7136         memset(pzstats, 0, sizeof(*pzstats));
7137
7138         spin_lock_init(&pcp->lock);
7139         for (pindex = 0; pindex < NR_PCP_LISTS; pindex++)
7140                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[pindex]);
7141
7142         /*
7143          * Set batch and high values safe for a boot pageset. A true percpu
7144          * pageset's initialization will update them subsequently. Here we don't
7145          * need to be as careful as pageset_update() as nobody can access the
7146          * pageset yet.
7147          */
7148         pcp->high = BOOT_PAGESET_HIGH;
7149         pcp->batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
7150         pcp->free_factor = 0;
7151 }
7152
7153 static void __zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, unsigned long high,
7154                 unsigned long batch)
7155 {
7156         struct per_cpu_pages *pcp;
7157         int cpu;
7158
7159         for_each_possible_cpu(cpu) {
7160                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7161                 pageset_update(pcp, high, batch);
7162         }
7163 }
7164
7165 /*
7166  * Calculate and set new high and batch values for all per-cpu pagesets of a
7167  * zone based on the zone's size.
7168  */
7169 static void zone_set_pageset_high_and_batch(struct zone *zone, int cpu_online)
7170 {
7171         int new_high, new_batch;
7172
7173         new_batch = max(1, zone_batchsize(zone));
7174         new_high = zone_highsize(zone, new_batch, cpu_online);
7175
7176         if (zone->pageset_high == new_high &&
7177             zone->pageset_batch == new_batch)
7178                 return;
7179
7180         zone->pageset_high = new_high;
7181         zone->pageset_batch = new_batch;
7182
7183         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, new_high, new_batch);
7184 }
7185
7186 void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
7187 {
7188         int cpu;
7189
7190         /* Size may be 0 on !SMP && !NUMA */
7191         if (sizeof(struct per_cpu_zonestat) > 0)
7192                 zone->per_cpu_zonestats = alloc_percpu(struct per_cpu_zonestat);
7193
7194         zone->per_cpu_pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pages);
7195         for_each_possible_cpu(cpu) {
7196                 struct per_cpu_pages *pcp;
7197                 struct per_cpu_zonestat *pzstats;
7198
7199                 pcp = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_pageset, cpu);
7200                 pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
7201                 per_cpu_pages_init(pcp, pzstats);
7202         }
7203
7204         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
7205 }
7206
7207 /*
7208  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7209  * page high values need to be recalculated.
7210  */
7211 static void zone_pcp_update(struct zone *zone, int cpu_online)
7212 {
7213         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7214         zone_set_pageset_high_and_batch(zone, cpu_online);
7215         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7216 }
7217
7218 /*
7219  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
7220  * Before this call only boot pagesets were available.
7221  */
7222 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
7223 {
7224         struct pglist_data *pgdat;
7225         struct zone *zone;
7226         int __maybe_unused cpu;
7227
7228         for_each_populated_zone(zone)
7229                 setup_zone_pageset(zone);
7230
7231 #ifdef CONFIG_NUMA
7232         /*
7233          * Unpopulated zones continue using the boot pagesets.
7234          * The numa stats for these pagesets need to be reset.
7235          * Otherwise, they will end up skewing the stats of
7236          * the nodes these zones are associated with.
7237          */
7238         for_each_possible_cpu(cpu) {
7239                 struct per_cpu_zonestat *pzstats = &per_cpu(boot_zonestats, cpu);
7240                 memset(pzstats->vm_numa_event, 0,
7241                        sizeof(pzstats->vm_numa_event));
7242         }
7243 #endif
7244
7245         for_each_online_pgdat(pgdat)
7246                 pgdat->per_cpu_nodestats =
7247                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7248 }
7249
7250 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
7251 {
7252         /*
7253          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
7254          * relies on the ability of the linker to provide the
7255          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
7256          */
7257         zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
7258         zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
7259         zone->pageset_high = BOOT_PAGESET_HIGH;
7260         zone->pageset_batch = BOOT_PAGESET_BATCH;
7261
7262         if (populated_zone(zone))
7263                 pr_debug("  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n", zone->name,
7264                          zone->present_pages, zone_batchsize(zone));
7265 }
7266
7267 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
7268                                         unsigned long zone_start_pfn,
7269                                         unsigned long size)
7270 {
7271         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
7272         int zone_idx = zone_idx(zone) + 1;
7273
7274         if (zone_idx > pgdat->nr_zones)
7275                 pgdat->nr_zones = zone_idx;
7276
7277         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7278
7279         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
7280                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
7281                         pgdat->node_id,
7282                         (unsigned long)zone_idx(zone),
7283                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
7284
7285         zone_init_free_lists(zone);
7286         zone->initialized = 1;
7287 }
7288
7289 /**
7290  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
7291  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
7292  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
7293  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
7294  *
7295  * It returns the start and end page frame of a node based on information
7296  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
7297  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
7298  * PFNs will be 0.
7299  */
7300 void __init get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
7301                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
7302 {
7303         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
7304         int i;
7305
7306         *start_pfn = -1UL;
7307         *end_pfn = 0;
7308
7309         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
7310                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
7311                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
7312         }
7313
7314         if (*start_pfn == -1UL)
7315                 *start_pfn = 0;
7316 }
7317
7318 /*
7319  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
7320  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
7321  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
7322  */
7323 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
7324 {
7325         int zone_index;
7326         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
7327                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
7328                         continue;
7329
7330                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
7331                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
7332                         break;
7333         }
7334
7335         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
7336         movable_zone = zone_index;
7337 }
7338
7339 /*
7340  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
7341  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
7342  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
7343  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
7344  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
7345  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
7346  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
7347  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
7348  */
7349 static void __init adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
7350                                         unsigned long zone_type,
7351                                         unsigned long node_start_pfn,
7352                                         unsigned long node_end_pfn,
7353                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7354                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7355 {
7356         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
7357         if (zone_movable_pfn[nid]) {
7358                 /* Size ZONE_MOVABLE */
7359                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
7360                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7361                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
7362                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
7363
7364                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
7365                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
7366                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
7367                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
7368                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
7369
7370                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
7371                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
7372                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
7373         }
7374 }
7375
7376 /*
7377  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
7378  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
7379  */
7380 static unsigned long __init zone_spanned_pages_in_node(int nid,
7381                                         unsigned long zone_type,
7382                                         unsigned long node_start_pfn,
7383                                         unsigned long node_end_pfn,
7384                                         unsigned long *zone_start_pfn,
7385                                         unsigned long *zone_end_pfn)
7386 {
7387         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7388         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7389         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7390         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7391                 return 0;
7392
7393         /* Get the start and end of the zone */
7394         *zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7395         *zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7396         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7397                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
7398                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7399
7400         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
7401         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
7402                 return 0;
7403
7404         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
7405         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
7406         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
7407
7408         /* Return the spanned pages */
7409         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
7410 }
7411
7412 /*
7413  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
7414  * then all holes in the requested range will be accounted for.
7415  */
7416 unsigned long __init __absent_pages_in_range(int nid,
7417                                 unsigned long range_start_pfn,
7418                                 unsigned long range_end_pfn)
7419 {
7420         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
7421         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7422         int i;
7423
7424         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
7425                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7426                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
7427                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
7428         }
7429         return nr_absent;
7430 }
7431
7432 /**
7433  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
7434  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
7435  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
7436  *
7437  * Return: the number of pages frames in memory holes within a range.
7438  */
7439 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
7440                                                         unsigned long end_pfn)
7441 {
7442         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
7443 }
7444
7445 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
7446 static unsigned long __init zone_absent_pages_in_node(int nid,
7447                                         unsigned long zone_type,
7448                                         unsigned long node_start_pfn,
7449                                         unsigned long node_end_pfn)
7450 {
7451         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
7452         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
7453         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7454         unsigned long nr_absent;
7455
7456         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
7457         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
7458                 return 0;
7459
7460         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
7461         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
7462
7463         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
7464                         node_start_pfn, node_end_pfn,
7465                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
7466         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7467
7468         /*
7469          * ZONE_MOVABLE handling.
7470          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
7471          * and vice versa.
7472          */
7473         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
7474                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
7475                 struct memblock_region *r;
7476
7477                 for_each_mem_region(r) {
7478                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
7479                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7480                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
7481                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
7482
7483                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
7484                             memblock_is_mirror(r))
7485                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7486
7487                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
7488                             !memblock_is_mirror(r))
7489                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
7490                 }
7491         }
7492
7493         return nr_absent;
7494 }
7495
7496 static void __init calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
7497                                                 unsigned long node_start_pfn,
7498                                                 unsigned long node_end_pfn)
7499 {
7500         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
7501         enum zone_type i;
7502
7503         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
7504                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
7505                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
7506                 unsigned long spanned, absent;
7507                 unsigned long size, real_size;
7508
7509                 spanned = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7510                                                      node_start_pfn,
7511                                                      node_end_pfn,
7512                                                      &zone_start_pfn,
7513                                                      &zone_end_pfn);
7514                 absent = zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
7515                                                    node_start_pfn,
7516                                                    node_end_pfn);
7517
7518                 size = spanned;
7519                 real_size = size - absent;
7520
7521                 if (size)
7522                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
7523                 else
7524                         zone->zone_start_pfn = 0;
7525                 zone->spanned_pages = size;
7526                 zone->present_pages = real_size;
7527 #if defined(CONFIG_MEMORY_HOTPLUG)
7528                 zone->present_early_pages = real_size;
7529 #endif
7530
7531                 totalpages += size;
7532                 realtotalpages += real_size;
7533         }
7534
7535         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
7536         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
7537         pr_debug("On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
7538 }
7539
7540 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
7541 /*
7542  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
7543  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
7544  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
7545  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
7546  * bytes.
7547  */
7548 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
7549 {
7550         unsigned long usemapsize;
7551
7552         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
7553         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
7554         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
7555         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
7556         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
7557
7558         return usemapsize / 8;
7559 }
7560
7561 static void __ref setup_usemap(struct zone *zone)
7562 {
7563         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone->zone_start_pfn,
7564                                                zone->spanned_pages);
7565         zone->pageblock_flags = NULL;
7566         if (usemapsize) {
7567                 zone->pageblock_flags =
7568                         memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,
7569                                             zone_to_nid(zone));
7570                 if (!zone->pageblock_flags)
7571                         panic("Failed to allocate %ld bytes for zone %s pageblock flags on node %d\n",
7572                               usemapsize, zone->name, zone_to_nid(zone));
7573         }
7574 }
7575 #else
7576 static inline void setup_usemap(struct zone *zone) {}
7577 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
7578
7579 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
7580
7581 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
7582 void __init set_pageblock_order(void)
7583 {
7584         unsigned int order = MAX_ORDER - 1;
7585
7586         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
7587         if (pageblock_order)
7588                 return;
7589
7590         /* Don't let pageblocks exceed the maximum allocation granularity. */
7591         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT && HUGETLB_PAGE_ORDER < order)
7592                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
7593
7594         /*
7595          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
7596          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
7597          * powerpc.
7598          */
7599         pageblock_order = order;
7600 }
7601 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7602
7603 /*
7604  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
7605  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
7606  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
7607  * the kernel config
7608  */
7609 void __init set_pageblock_order(void)
7610 {
7611 }
7612
7613 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
7614
7615 static unsigned long __init calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
7616                                                 unsigned long present_pages)
7617 {
7618         unsigned long pages = spanned_pages;
7619
7620         /*
7621          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
7622          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
7623          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
7624          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
7625          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
7626          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
7627          */
7628         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
7629             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
7630                 pages = present_pages;
7631
7632         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
7633 }
7634
7635 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
7636 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat)
7637 {
7638         struct deferred_split *ds_queue = &pgdat->deferred_split_queue;
7639
7640         spin_lock_init(&ds_queue->split_queue_lock);
7641         INIT_LIST_HEAD(&ds_queue->split_queue);
7642         ds_queue->split_queue_len = 0;
7643 }
7644 #else
7645 static void pgdat_init_split_queue(struct pglist_data *pgdat) {}
7646 #endif
7647
7648 #ifdef CONFIG_COMPACTION
7649 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat)
7650 {
7651         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
7652 }
7653 #else
7654 static void pgdat_init_kcompactd(struct pglist_data *pgdat) {}
7655 #endif
7656
7657 static void __meminit pgdat_init_internals(struct pglist_data *pgdat)
7658 {
7659         int i;
7660
7661         pgdat_resize_init(pgdat);
7662         pgdat_kswapd_lock_init(pgdat);
7663
7664         pgdat_init_split_queue(pgdat);
7665         pgdat_init_kcompactd(pgdat);
7666
7667         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
7668         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
7669
7670         for (i = 0; i < NR_VMSCAN_THROTTLE; i++)
7671                 init_waitqueue_head(&pgdat->reclaim_wait[i]);
7672
7673         pgdat_page_ext_init(pgdat);
7674         lruvec_init(&pgdat->__lruvec);
7675 }
7676
7677 static void __meminit zone_init_internals(struct zone *zone, enum zone_type idx, int nid,
7678                                                         unsigned long remaining_pages)
7679 {
7680         atomic_long_set(&zone->managed_pages, remaining_pages);
7681         zone_set_nid(zone, nid);
7682         zone->name = zone_names[idx];
7683         zone->zone_pgdat = NODE_DATA(nid);
7684         spin_lock_init(&zone->lock);
7685         zone_seqlock_init(zone);
7686         zone_pcp_init(zone);
7687 }
7688
7689 /*
7690  * Set up the zone data structures
7691  * - init pgdat internals
7692  * - init all zones belonging to this node
7693  *
7694  * NOTE: this function is only called during memory hotplug
7695  */
7696 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7697 void __ref free_area_init_core_hotplug(struct pglist_data *pgdat)
7698 {
7699         int nid = pgdat->node_id;
7700         enum zone_type z;
7701         int cpu;
7702
7703         pgdat_init_internals(pgdat);
7704
7705         if (pgdat->per_cpu_nodestats == &boot_nodestats)
7706                 pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
7707
7708         /*
7709          * Reset the nr_zones, order and highest_zoneidx before reuse.
7710          * Note that kswapd will init kswapd_highest_zoneidx properly
7711          * when it starts in the near future.
7712          */
7713         pgdat->nr_zones = 0;
7714         pgdat->kswapd_order = 0;
7715         pgdat->kswapd_highest_zoneidx = 0;
7716         pgdat->node_start_pfn = 0;
7717         for_each_online_cpu(cpu) {
7718                 struct per_cpu_nodestat *p;
7719
7720                 p = per_cpu_ptr(pgdat->per_cpu_nodestats, cpu);
7721                 memset(p, 0, sizeof(*p));
7722         }
7723
7724         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++)
7725                 zone_init_internals(&pgdat->node_zones[z], z, nid, 0);
7726 }
7727 #endif
7728
7729 /*
7730  * Set up the zone data structures:
7731  *   - mark all pages reserved
7732  *   - mark all memory queues empty
7733  *   - clear the memory bitmaps
7734  *
7735  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
7736  * NOTE: this function is only called during early init.
7737  */
7738 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
7739 {
7740         enum zone_type j;
7741         int nid = pgdat->node_id;
7742
7743         pgdat_init_internals(pgdat);
7744         pgdat->per_cpu_nodestats = &boot_nodestats;
7745
7746         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
7747                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
7748                 unsigned long size, freesize, memmap_pages;
7749
7750                 size = zone->spanned_pages;
7751                 freesize = zone->present_pages;
7752
7753                 /*
7754                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
7755                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
7756                  * and per-cpu initialisations
7757                  */
7758                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
7759                 if (!is_highmem_idx(j)) {
7760                         if (freesize >= memmap_pages) {
7761                                 freesize -= memmap_pages;
7762                                 if (memmap_pages)
7763                                         pr_debug("  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
7764                                                  zone_names[j], memmap_pages);
7765                         } else
7766                                 pr_warn("  %s zone: %lu memmap pages exceeds freesize %lu\n",
7767                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
7768                 }
7769
7770                 /* Account for reserved pages */
7771                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
7772                         freesize -= dma_reserve;
7773                         pr_debug("  %s zone: %lu pages reserved\n", zone_names[0], dma_reserve);
7774                 }
7775
7776                 if (!is_highmem_idx(j))
7777                         nr_kernel_pages += freesize;
7778                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
7779                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
7780                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
7781                 nr_all_pages += freesize;
7782
7783                 /*
7784                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
7785                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
7786                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
7787                  */
7788                 zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
7789
7790                 if (!size)
7791                         continue;
7792
7793                 set_pageblock_order();
7794                 setup_usemap(zone);
7795                 init_currently_empty_zone(zone, zone->zone_start_pfn, size);
7796         }
7797 }
7798
7799 #ifdef CONFIG_FLATMEM
7800 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
7801 {
7802         unsigned long __maybe_unused start = 0;
7803         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
7804
7805         /* Skip empty nodes */
7806         if (!pgdat->node_spanned_pages)
7807                 return;
7808
7809         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
7810         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
7811         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
7812         if (!pgdat->node_mem_map) {
7813                 unsigned long size, end;
7814                 struct page *map;
7815
7816                 /*
7817                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
7818                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
7819                  * for the buddy allocator to function correctly.
7820                  */
7821                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
7822                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
7823                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
7824                 map = memmap_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES, MEMBLOCK_LOW_LIMIT,
7825                                    pgdat->node_id, false);
7826                 if (!map)
7827                         panic("Failed to allocate %ld bytes for node %d memory map\n",
7828                               size, pgdat->node_id);
7829                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
7830         }
7831         pr_debug("%s: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
7832                                 __func__, pgdat->node_id, (unsigned long)pgdat,
7833                                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
7834 #ifndef CONFIG_NUMA
7835         /*
7836          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
7837          */
7838         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
7839                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
7840                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
7841                         mem_map -= offset;
7842         }
7843 #endif
7844 }
7845 #else
7846 static inline void alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { }
7847 #endif /* CONFIG_FLATMEM */
7848
7849 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
7850 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat)
7851 {
7852         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
7853 }
7854 #else
7855 static inline void pgdat_set_deferred_range(pg_data_t *pgdat) {}
7856 #endif
7857
7858 static void __init free_area_init_node(int nid)
7859 {
7860         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
7861         unsigned long start_pfn = 0;
7862         unsigned long end_pfn = 0;
7863
7864         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
7865         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_highest_zoneidx);
7866
7867         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
7868
7869         pgdat->node_id = nid;
7870         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
7871         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
7872
7873         if (start_pfn != end_pfn) {
7874                 pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
7875                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
7876                         end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
7877         } else {
7878                 pr_info("Initmem setup node %d as memoryless\n", nid);
7879         }
7880
7881         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn);
7882
7883         alloc_node_mem_map(pgdat);
7884         pgdat_set_deferred_range(pgdat);
7885
7886         free_area_init_core(pgdat);
7887         lru_gen_init_pgdat(pgdat);
7888 }
7889
7890 static void __init free_area_init_memoryless_node(int nid)
7891 {
7892         free_area_init_node(nid);
7893 }
7894
7895 #if MAX_NUMNODES > 1
7896 /*
7897  * Figure out the number of possible node ids.
7898  */
7899 void __init setup_nr_node_ids(void)
7900 {
7901         unsigned int highest;
7902
7903         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
7904         nr_node_ids = highest + 1;
7905 }
7906 #endif
7907
7908 /**
7909  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
7910  *
7911  * This function should be called after node map is populated and sorted.
7912  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
7913  * all the nodes.
7914  *
7915  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
7916  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
7917  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
7918  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
7919  *
7920  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
7921  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
7922  * populated node map.
7923  *
7924  * Return: the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
7925  * requirement (single node).
7926  */
7927 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
7928 {
7929         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
7930         unsigned long start, end, mask;
7931         int last_nid = NUMA_NO_NODE;
7932         int i, nid;
7933
7934         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
7935                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
7936                         last_nid = nid;
7937                         last_end = end;
7938                         continue;
7939                 }
7940
7941                 /*
7942                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
7943                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
7944                  * too coarse to separate the current node from the last.
7945                  */
7946                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
7947                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
7948                         mask <<= 1;
7949
7950                 /* accumulate all internode masks */
7951                 accl_mask |= mask;
7952         }
7953
7954         /* convert mask to number of pages */
7955         return ~accl_mask + 1;
7956 }
7957
7958 /*
7959  * early_calculate_totalpages()
7960  * Sum pages in active regions for movable zone.
7961  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
7962  */
7963 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
7964 {
7965         unsigned long totalpages = 0;
7966         unsigned long start_pfn, end_pfn;
7967         int i, nid;
7968
7969         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
7970                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
7971
7972                 totalpages += pages;
7973                 if (pages)
7974                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
7975         }
7976         return totalpages;
7977 }
7978
7979 /*
7980  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
7981  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
7982  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
7983  * others
7984  */
7985 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
7986 {
7987         int i, nid;
7988         unsigned long usable_startpfn;
7989         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
7990         /* save the state before borrow the nodemask */
7991         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
7992         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
7993         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
7994         struct memblock_region *r;
7995
7996         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
7997         find_usable_zone_for_movable();
7998
7999         /*
8000          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
8001          * options.
8002          */
8003         if (movable_node_is_enabled()) {
8004                 for_each_mem_region(r) {
8005                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
8006                                 continue;
8007
8008                         nid = memblock_get_region_node(r);
8009
8010                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
8011                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
8012                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
8013                                 usable_startpfn;
8014                 }
8015
8016                 goto out2;
8017         }
8018
8019         /*
8020          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
8021          */
8022         if (mirrored_kernelcore) {
8023                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
8024
8025                 for_each_mem_region(r) {
8026                         if (memblock_is_mirror(r))
8027                                 continue;
8028
8029                         nid = memblock_get_region_node(r);
8030
8031                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
8032
8033                         if (usable_startpfn < PHYS_PFN(SZ_4G)) {
8034                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
8035                                 continue;
8036                         }
8037
8038                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
8039                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
8040                                 usable_startpfn;
8041                 }
8042
8043                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
8044                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.\n");
8045
8046                 goto out2;
8047         }
8048
8049         /*
8050          * If kernelcore=nn% or movablecore=nn% was specified, calculate the
8051          * amount of necessary memory.
8052          */
8053         if (required_kernelcore_percent)
8054                 required_kernelcore = (totalpages * 100 * required_kernelcore_percent) /
8055                                        10000UL;
8056         if (required_movablecore_percent)
8057                 required_movablecore = (totalpages * 100 * required_movablecore_percent) /
8058                                         10000UL;
8059
8060         /*
8061          * If movablecore= was specified, calculate what size of
8062          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
8063          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
8064          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
8065          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
8066          * what movablecore would have allowed.
8067          */
8068         if (required_movablecore) {
8069                 unsigned long corepages;
8070
8071                 /*
8072                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
8073                  * was requested by the user
8074                  */
8075                 required_movablecore =
8076                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
8077                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
8078                 corepages = totalpages - required_movablecore;
8079
8080                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
8081         }
8082
8083         /*
8084          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
8085          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
8086          */
8087         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
8088                 goto out;
8089
8090         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
8091         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
8092
8093 restart:
8094         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
8095         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
8096         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
8097                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
8098
8099                 /*
8100                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
8101                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
8102                  * amount of memory for the kernel
8103                  */
8104                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
8105                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
8106
8107                 /*
8108                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
8109                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
8110                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
8111                  */
8112                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
8113
8114                 /* Go through each range of PFNs within this node */
8115                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
8116                         unsigned long size_pages;
8117
8118                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
8119                         if (start_pfn >= end_pfn)
8120                                 continue;
8121
8122                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
8123                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
8124                                 unsigned long kernel_pages;
8125                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
8126                                                                 - start_pfn;
8127
8128                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
8129                                                         kernelcore_remaining);
8130                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
8131                                                         required_kernelcore);
8132
8133                                 /* Continue if range is now fully accounted */
8134                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
8135
8136                                         /*
8137                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
8138                                          * that if we have to rebalance
8139                                          * kernelcore across nodes, we will
8140                                          * not double account here
8141                                          */
8142                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
8143                                         continue;
8144                                 }
8145                                 start_pfn = usable_startpfn;
8146                         }
8147
8148                         /*
8149                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
8150                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
8151                          * number of pages used as kernelcore
8152                          */
8153                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
8154                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
8155                                 size_pages = kernelcore_remaining;
8156                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
8157
8158                         /*
8159                          * Some kernelcore has been met, update counts and
8160                          * break if the kernelcore for this node has been
8161                          * satisfied
8162                          */
8163                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
8164                                                                 size_pages);
8165                         kernelcore_remaining -= size_pages;
8166                         if (!kernelcore_remaining)
8167                                 break;
8168                 }
8169         }
8170
8171         /*
8172          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
8173          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
8174          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
8175          * satisfied
8176          */
8177         usable_nodes--;
8178         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
8179                 goto restart;
8180
8181 out2:
8182         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
8183         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++) {
8184                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
8185
8186                 zone_movable_pfn[nid] =
8187                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
8188
8189                 get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
8190                 if (zone_movable_pfn[nid] >= end_pfn)
8191                         zone_movable_pfn[nid] = 0;
8192         }
8193
8194 out:
8195         /* restore the node_state */
8196         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
8197 }
8198
8199 /* Any regular or high memory on that node ? */
8200 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
8201 {
8202         enum zone_type zone_type;
8203
8204         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
8205                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
8206                 if (populated_zone(zone)) {
8207                         if (IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM))
8208                                 node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
8209                         if (zone_type <= ZONE_NORMAL)
8210                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
8211                         break;
8212                 }
8213         }
8214 }
8215
8216 /*
8217  * Some architectures, e.g. ARC may have ZONE_HIGHMEM below ZONE_NORMAL. For
8218  * such cases we allow max_zone_pfn sorted in the descending order
8219  */
8220 bool __weak arch_has_descending_max_zone_pfns(void)
8221 {
8222         return false;
8223 }
8224
8225 /**
8226  * free_area_init - Initialise all pg_data_t and zone data
8227  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
8228  *
8229  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
8230  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
8231  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
8232  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
8233  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
8234  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
8235  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
8236  * at arch_max_dma_pfn.
8237  */
8238 void __init free_area_init(unsigned long *max_zone_pfn)
8239 {
8240         unsigned long start_pfn, end_pfn;
8241         int i, nid, zone;
8242         bool descending;
8243
8244         /* Record where the zone boundaries are */
8245         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
8246                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
8247         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
8248                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
8249
8250         start_pfn = PHYS_PFN(memblock_start_of_DRAM());
8251         descending = arch_has_descending_max_zone_pfns();
8252
8253         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8254                 if (descending)
8255                         zone = MAX_NR_ZONES - i - 1;
8256                 else
8257                         zone = i;
8258
8259                 if (zone == ZONE_MOVABLE)
8260                         continue;
8261
8262                 end_pfn = max(max_zone_pfn[zone], start_pfn);
8263                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone] = start_pfn;
8264                 arch_zone_highest_possible_pfn[zone] = end_pfn;
8265
8266                 start_pfn = end_pfn;
8267         }
8268
8269         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8270         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
8271         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
8272
8273         /* Print out the zone ranges */
8274         pr_info("Zone ranges:\n");
8275         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8276                 if (i == ZONE_MOVABLE)
8277                         continue;
8278                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
8279                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
8280                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
8281                         pr_cont("empty\n");
8282                 else
8283                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
8284                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
8285                                         << PAGE_SHIFT,
8286                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
8287                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
8288         }
8289
8290         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
8291         pr_info("Movable zone start for each node\n");
8292         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
8293                 if (zone_movable_pfn[i])
8294                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
8295                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
8296         }
8297
8298         /*
8299          * Print out the early node map, and initialize the
8300          * subsection-map relative to active online memory ranges to
8301          * enable future "sub-section" extensions of the memory map.
8302          */
8303         pr_info("Early memory node ranges\n");
8304         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
8305                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
8306                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
8307                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
8308                 subsection_map_init(start_pfn, end_pfn - start_pfn);
8309         }
8310
8311         /* Initialise every node */
8312         mminit_verify_pageflags_layout();
8313         setup_nr_node_ids();
8314         for_each_node(nid) {
8315                 pg_data_t *pgdat;
8316
8317                 if (!node_online(nid)) {
8318                         pr_info("Initializing node %d as memoryless\n", nid);
8319
8320                         /* Allocator not initialized yet */
8321                         pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
8322                         if (!pgdat)
8323                                 panic("Cannot allocate %zuB for node %d.\n",
8324                                        sizeof(*pgdat), nid);
8325                         arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
8326                         free_area_init_memoryless_node(nid);
8327
8328                         /*
8329                          * We do not want to confuse userspace by sysfs
8330                          * files/directories for node without any memory
8331                          * attached to it, so this node is not marked as
8332                          * N_MEMORY and not marked online so that no sysfs
8333                          * hierarchy will be created via register_one_node for
8334                          * it. The pgdat will get fully initialized by
8335                          * hotadd_init_pgdat() when memory is hotplugged into
8336                          * this node.
8337                          */
8338                         continue;
8339                 }
8340
8341                 pgdat = NODE_DATA(nid);
8342                 free_area_init_node(nid);
8343
8344                 /* Any memory on that node */
8345                 if (pgdat->node_present_pages)
8346                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
8347                 check_for_memory(pgdat, nid);
8348         }
8349
8350         memmap_init();
8351 }
8352
8353 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core,
8354                                      unsigned long *percent)
8355 {
8356         unsigned long long coremem;
8357         char *endptr;
8358
8359         if (!p)
8360                 return -EINVAL;
8361
8362         /* Value may be a percentage of total memory, otherwise bytes */
8363         coremem = simple_strtoull(p, &endptr, 0);
8364         if (*endptr == '%') {
8365                 /* Paranoid check for percent values greater than 100 */
8366                 WARN_ON(coremem > 100);
8367
8368                 *percent = coremem;
8369         } else {
8370                 coremem = memparse(p, &p);
8371                 /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
8372                 WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
8373
8374                 *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
8375                 *percent = 0UL;
8376         }
8377         return 0;
8378 }
8379
8380 /*
8381  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8382  * cannot be reclaimed or migrated.
8383  */
8384 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
8385 {
8386         /* parse kernelcore=mirror */
8387         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
8388                 mirrored_kernelcore = true;
8389                 return 0;
8390         }
8391
8392         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore,
8393                                   &required_kernelcore_percent);
8394 }
8395
8396 /*
8397  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
8398  * can be reclaimed or migrated.
8399  */
8400 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
8401 {
8402         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore,
8403                                   &required_movablecore_percent);
8404 }
8405
8406 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
8407 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
8408
8409 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
8410 {
8411         atomic_long_add(count, &page_zone(page)->managed_pages);
8412         totalram_pages_add(count);
8413 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
8414         if (PageHighMem(page))
8415                 totalhigh_pages_add(count);
8416 #endif
8417 }
8418 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
8419
8420 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, const char *s)
8421 {
8422         void *pos;
8423         unsigned long pages = 0;
8424
8425         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
8426         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
8427         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
8428                 struct page *page = virt_to_page(pos);
8429                 void *direct_map_addr;
8430
8431                 /*
8432                  * 'direct_map_addr' might be different from 'pos'
8433                  * because some architectures' virt_to_page()
8434                  * work with aliases.  Getting the direct map
8435                  * address ensures that we get a _writeable_
8436                  * alias for the memset().
8437                  */
8438                 direct_map_addr = page_address(page);
8439                 /*
8440                  * Perform a kasan-unchecked memset() since this memory
8441                  * has not been initialized.
8442                  */
8443                 direct_map_addr = kasan_reset_tag(direct_map_addr);
8444                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
8445                         memset(direct_map_addr, poison, PAGE_SIZE);
8446
8447                 free_reserved_page(page);
8448         }
8449
8450         if (pages && s)
8451                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n", s, K(pages));
8452
8453         return pages;
8454 }
8455
8456 void __init mem_init_print_info(void)
8457 {
8458         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
8459         unsigned long init_code_size, init_data_size;
8460
8461         physpages = get_num_physpages();
8462         codesize = _etext - _stext;
8463         datasize = _edata - _sdata;
8464         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
8465         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
8466         init_data_size = __init_end - __init_begin;
8467         init_code_size = _einittext - _sinittext;
8468
8469         /*
8470          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
8471          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
8472          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
8473          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
8474          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
8475          */
8476 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
8477         do { \
8478                 if (&start[0] <= &pos[0] && &pos[0] < &end[0] && size > adj) \
8479                         size -= adj; \
8480         } while (0)
8481
8482         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
8483                      _sinittext, init_code_size);
8484         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
8485         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
8486         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
8487         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
8488
8489 #undef  adj_init_size
8490
8491         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
8492 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8493                 ", %luK highmem"
8494 #endif
8495                 ")\n",
8496                 K(nr_free_pages()), K(physpages),
8497                 codesize / SZ_1K, datasize / SZ_1K, rosize / SZ_1K,
8498                 (init_data_size + init_code_size) / SZ_1K, bss_size / SZ_1K,
8499                 K(physpages - totalram_pages() - totalcma_pages),
8500                 K(totalcma_pages)
8501 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
8502                 , K(totalhigh_pages())
8503 #endif
8504                 );
8505 }
8506
8507 /**
8508  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
8509  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
8510  *
8511  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
8512  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
8513  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
8514  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
8515  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
8516  * smaller per-cpu batchsize.
8517  */
8518 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
8519 {
8520         dma_reserve = new_dma_reserve;
8521 }
8522
8523 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
8524 {
8525         struct zone *zone;
8526
8527         lru_add_drain_cpu(cpu);
8528         mlock_drain_remote(cpu);
8529         drain_pages(cpu);
8530
8531         /*
8532          * Spill the event counters of the dead processor
8533          * into the current processors event counters.
8534          * This artificially elevates the count of the current
8535          * processor.
8536          */
8537         vm_events_fold_cpu(cpu);
8538
8539         /*
8540          * Zero the differential counters of the dead processor
8541          * so that the vm statistics are consistent.
8542          *
8543          * This is only okay since the processor is dead and cannot
8544          * race with what we are doing.
8545          */
8546         cpu_vm_stats_fold(cpu);
8547
8548         for_each_populated_zone(zone)
8549                 zone_pcp_update(zone, 0);
8550
8551         return 0;
8552 }
8553
8554 static int page_alloc_cpu_online(unsigned int cpu)
8555 {
8556         struct zone *zone;
8557
8558         for_each_populated_zone(zone)
8559                 zone_pcp_update(zone, 1);
8560         return 0;
8561 }
8562
8563 #ifdef CONFIG_NUMA
8564 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
8565
8566 static int __init set_hashdist(char *str)
8567 {
8568         if (!str)
8569                 return 0;
8570         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
8571         return 1;
8572 }
8573 __setup("hashdist=", set_hashdist);
8574 #endif
8575
8576 void __init page_alloc_init(void)
8577 {
8578         int ret;
8579
8580 #ifdef CONFIG_NUMA
8581         if (num_node_state(N_MEMORY) == 1)
8582                 hashdist = 0;
8583 #endif
8584
8585         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC,
8586                                         "mm/page_alloc:pcp",
8587                                         page_alloc_cpu_online,
8588                                         page_alloc_cpu_dead);
8589         WARN_ON(ret < 0);
8590 }
8591
8592 /*
8593  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
8594  *      or min_free_kbytes changes.
8595  */
8596 static void calculate_totalreserve_pages(void)
8597 {
8598         struct pglist_data *pgdat;
8599         unsigned long reserve_pages = 0;
8600         enum zone_type i, j;
8601
8602         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8603
8604                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
8605
8606                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8607                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
8608                         long max = 0;
8609                         unsigned long managed_pages = zone_managed_pages(zone);
8610
8611                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
8612                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8613                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
8614                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
8615                         }
8616
8617                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
8618                         max += high_wmark_pages(zone);
8619
8620                         if (max > managed_pages)
8621                                 max = managed_pages;
8622
8623                         pgdat->totalreserve_pages += max;
8624
8625                         reserve_pages += max;
8626                 }
8627         }
8628         totalreserve_pages = reserve_pages;
8629 }
8630
8631 /*
8632  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
8633  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
8634  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
8635  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
8636  */
8637 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
8638 {
8639         struct pglist_data *pgdat;
8640         enum zone_type i, j;
8641
8642         for_each_online_pgdat(pgdat) {
8643                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES - 1; i++) {
8644                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[i];
8645                         int ratio = sysctl_lowmem_reserve_ratio[i];
8646                         bool clear = !ratio || !zone_managed_pages(zone);
8647                         unsigned long managed_pages = 0;
8648
8649                         for (j = i + 1; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
8650                                 struct zone *upper_zone = &pgdat->node_zones[j];
8651
8652                                 managed_pages += zone_managed_pages(upper_zone);
8653
8654                                 if (clear)
8655                                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
8656                                 else
8657                                         zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages / ratio;
8658                         }
8659                 }
8660         }
8661
8662         /* update totalreserve_pages */
8663         calculate_totalreserve_pages();
8664 }
8665
8666 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
8667 {
8668         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
8669         unsigned long lowmem_pages = 0;
8670         struct zone *zone;
8671         unsigned long flags;
8672
8673         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
8674         for_each_zone(zone) {
8675                 if (!is_highmem(zone))
8676                         lowmem_pages += zone_managed_pages(zone);
8677         }
8678
8679         for_each_zone(zone) {
8680                 u64 tmp;
8681
8682                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
8683                 tmp = (u64)pages_min * zone_managed_pages(zone);
8684                 do_div(tmp, lowmem_pages);
8685                 if (is_highmem(zone)) {
8686                         /*
8687                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
8688                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
8689                          * value here.
8690                          *
8691                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
8692                          * deltas control async page reclaim, and so should
8693                          * not be capped for highmem.
8694                          */
8695                         unsigned long min_pages;
8696
8697                         min_pages = zone_managed_pages(zone) / 1024;
8698                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
8699                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
8700                 } else {
8701                         /*
8702                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
8703                          * proportionate to the zone's size.
8704                          */
8705                         zone->_watermark[WMARK_MIN] = tmp;
8706                 }
8707
8708                 /*
8709                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
8710                  * scale factor in proportion to available memory, but
8711                  * ensure a minimum size on small systems.
8712                  */
8713                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
8714                             mult_frac(zone_managed_pages(zone),
8715                                       watermark_scale_factor, 10000));
8716
8717                 zone->watermark_boost = 0;
8718                 zone->_watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
8719                 zone->_watermark[WMARK_HIGH] = low_wmark_pages(zone) + tmp;
8720                 zone->_watermark[WMARK_PROMO] = high_wmark_pages(zone) + tmp;
8721
8722                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
8723         }
8724
8725         /* update totalreserve_pages */
8726         calculate_totalreserve_pages();
8727 }
8728
8729 /**
8730  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
8731  * or when memory is hot-{added|removed}
8732  *
8733  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
8734  * correctly with respect to min_free_kbytes.
8735  */
8736 void setup_per_zone_wmarks(void)
8737 {
8738         struct zone *zone;
8739         static DEFINE_SPINLOCK(lock);
8740
8741         spin_lock(&lock);
8742         __setup_per_zone_wmarks();
8743         spin_unlock(&lock);
8744
8745         /*
8746          * The watermark size have changed so update the pcpu batch
8747          * and high limits or the limits may be inappropriate.
8748          */
8749         for_each_zone(zone)
8750                 zone_pcp_update(zone, 0);
8751 }
8752
8753 /*
8754  * Initialise min_free_kbytes.
8755  *
8756  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
8757  * we want it large (256MB max).  But it is not linear, because network
8758  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
8759  *
8760  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
8761  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
8762  *
8763  * which yields
8764  *
8765  * 16MB:        512k
8766  * 32MB:        724k
8767  * 64MB:        1024k
8768  * 128MB:       1448k
8769  * 256MB:       2048k
8770  * 512MB:       2896k
8771  * 1024MB:      4096k
8772  * 2048MB:      5792k
8773  * 4096MB:      8192k
8774  * 8192MB:      11584k
8775  * 16384MB:     16384k
8776  */
8777 void calculate_min_free_kbytes(void)
8778 {
8779         unsigned long lowmem_kbytes;
8780         int new_min_free_kbytes;
8781
8782         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
8783         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
8784
8785         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes)
8786                 min_free_kbytes = clamp(new_min_free_kbytes, 128, 262144);
8787         else
8788                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
8789                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
8790
8791 }
8792
8793 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
8794 {
8795         calculate_min_free_kbytes();
8796         setup_per_zone_wmarks();
8797         refresh_zone_stat_thresholds();
8798         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8799
8800 #ifdef CONFIG_NUMA
8801         setup_min_unmapped_ratio();
8802         setup_min_slab_ratio();
8803 #endif
8804
8805         khugepaged_min_free_kbytes_update();
8806
8807         return 0;
8808 }
8809 postcore_initcall(init_per_zone_wmark_min)
8810
8811 /*
8812  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
8813  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
8814  *      changes.
8815  */
8816 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8817                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8818 {
8819         int rc;
8820
8821         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8822         if (rc)
8823                 return rc;
8824
8825         if (write) {
8826                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
8827                 setup_per_zone_wmarks();
8828         }
8829         return 0;
8830 }
8831
8832 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8833                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8834 {
8835         int rc;
8836
8837         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8838         if (rc)
8839                 return rc;
8840
8841         if (write)
8842                 setup_per_zone_wmarks();
8843
8844         return 0;
8845 }
8846
8847 #ifdef CONFIG_NUMA
8848 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
8849 {
8850         pg_data_t *pgdat;
8851         struct zone *zone;
8852
8853         for_each_online_pgdat(pgdat)
8854                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
8855
8856         for_each_zone(zone)
8857                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8858                                                          sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
8859 }
8860
8861
8862 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8863                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8864 {
8865         int rc;
8866
8867         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8868         if (rc)
8869                 return rc;
8870
8871         setup_min_unmapped_ratio();
8872
8873         return 0;
8874 }
8875
8876 static void setup_min_slab_ratio(void)
8877 {
8878         pg_data_t *pgdat;
8879         struct zone *zone;
8880
8881         for_each_online_pgdat(pgdat)
8882                 pgdat->min_slab_pages = 0;
8883
8884         for_each_zone(zone)
8885                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone_managed_pages(zone) *
8886                                                      sysctl_min_slab_ratio) / 100;
8887 }
8888
8889 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8890                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8891 {
8892         int rc;
8893
8894         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8895         if (rc)
8896                 return rc;
8897
8898         setup_min_slab_ratio();
8899
8900         return 0;
8901 }
8902 #endif
8903
8904 /*
8905  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
8906  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
8907  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
8908  *
8909  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
8910  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
8911  * if in function of the boot time zone sizes.
8912  */
8913 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
8914                 void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8915 {
8916         int i;
8917
8918         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8919
8920         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
8921                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] < 1)
8922                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[i] = 0;
8923         }
8924
8925         setup_per_zone_lowmem_reserve();
8926         return 0;
8927 }
8928
8929 /*
8930  * percpu_pagelist_high_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
8931  * cpu. It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
8932  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
8933  */
8934 int percpu_pagelist_high_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table,
8935                 int write, void *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
8936 {
8937         struct zone *zone;
8938         int old_percpu_pagelist_high_fraction;
8939         int ret;
8940
8941         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
8942         old_percpu_pagelist_high_fraction = percpu_pagelist_high_fraction;
8943
8944         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
8945         if (!write || ret < 0)
8946                 goto out;
8947
8948         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
8949         if (percpu_pagelist_high_fraction &&
8950             percpu_pagelist_high_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_HIGH_FRACTION) {
8951                 percpu_pagelist_high_fraction = old_percpu_pagelist_high_fraction;
8952                 ret = -EINVAL;
8953                 goto out;
8954         }
8955
8956         /* No change? */
8957         if (percpu_pagelist_high_fraction == old_percpu_pagelist_high_fraction)
8958                 goto out;
8959
8960         for_each_populated_zone(zone)
8961                 zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0);
8962 out:
8963         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
8964         return ret;
8965 }
8966
8967 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
8968 /*
8969  * Returns the number of pages that arch has reserved but
8970  * is not known to alloc_large_system_hash().
8971  */
8972 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
8973 {
8974         return 0;
8975 }
8976 #endif
8977
8978 /*
8979  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
8980  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
8981  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
8982  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
8983  * only doubles, instead of quadrupling as well.
8984  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
8985  * makes sense, it is disabled on such platforms.
8986  */
8987 #if __BITS_PER_LONG > 32
8988 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
8989 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
8990 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
8991 #endif
8992
8993 /*
8994  * allocate a large system hash table from bootmem
8995  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
8996  *   quantity of entries
8997  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
8998  */
8999 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
9000                                      unsigned long bucketsize,
9001                                      unsigned long numentries,
9002                                      int scale,
9003                                      int flags,
9004                                      unsigned int *_hash_shift,
9005                                      unsigned int *_hash_mask,
9006                                      unsigned long low_limit,
9007                                      unsigned long high_limit)
9008 {
9009         unsigned long long max = high_limit;
9010         unsigned long log2qty, size;
9011         void *table;
9012         gfp_t gfp_flags;
9013         bool virt;
9014         bool huge;
9015
9016         /* allow the kernel cmdline to have a say */
9017         if (!numentries) {
9018                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
9019                 numentries = nr_kernel_pages;
9020                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
9021
9022                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
9023                 if (PAGE_SIZE < SZ_1M)
9024                         numentries = round_up(numentries, SZ_1M / PAGE_SIZE);
9025
9026 #if __BITS_PER_LONG > 32
9027                 if (!high_limit) {
9028                         unsigned long adapt;
9029
9030                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
9031                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
9032                                 scale++;
9033                 }
9034 #endif
9035
9036                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
9037                 if (scale > PAGE_SHIFT)
9038                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
9039                 else
9040                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
9041
9042                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
9043                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
9044                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
9045                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
9046                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
9047                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
9048                                 BUG_ON(!numentries);
9049                         }
9050                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
9051                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
9052         }
9053         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
9054
9055         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
9056         if (max == 0) {
9057                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
9058                 do_div(max, bucketsize);
9059         }
9060         max = min(max, 0x80000000ULL);
9061
9062         if (numentries < low_limit)
9063                 numentries = low_limit;
9064         if (numentries > max)
9065                 numentries = max;
9066
9067         log2qty = ilog2(numentries);
9068
9069         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
9070         do {
9071                 virt = false;
9072                 size = bucketsize << log2qty;
9073                 if (flags & HASH_EARLY) {
9074                         if (flags & HASH_ZERO)
9075                                 table = memblock_alloc(size, SMP_CACHE_BYTES);
9076                         else
9077                                 table = memblock_alloc_raw(size,
9078                                                            SMP_CACHE_BYTES);
9079                 } else if (get_order(size) >= MAX_ORDER || hashdist) {
9080                         table = vmalloc_huge(size, gfp_flags);
9081                         virt = true;
9082                         if (table)
9083                                 huge = is_vm_area_hugepages(table);
9084                 } else {
9085                         /*
9086                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
9087                          * some pages at the end of hash table which
9088                          * alloc_pages_exact() automatically does
9089                          */
9090                         table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
9091                         kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
9092                 }
9093         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
9094
9095         if (!table)
9096                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
9097
9098         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes, %s)\n",
9099                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size,
9100                 virt ? (huge ? "vmalloc hugepage" : "vmalloc") : "linear");
9101
9102         if (_hash_shift)
9103                 *_hash_shift = log2qty;
9104         if (_hash_mask)
9105                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
9106
9107         return table;
9108 }
9109
9110 #ifdef CONFIG_CONTIG_ALLOC
9111 #if defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG) || \
9112         (defined(CONFIG_DYNAMIC_DEBUG_CORE) && defined(DYNAMIC_DEBUG_MODULE))
9113 /* Usage: See admin-guide/dynamic-debug-howto.rst */
9114 static void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9115 {
9116         DEFINE_DYNAMIC_DEBUG_METADATA(descriptor, "migrate failure");
9117
9118         if (DYNAMIC_DEBUG_BRANCH(descriptor)) {
9119                 struct page *page;
9120
9121                 dump_stack();
9122                 list_for_each_entry(page, page_list, lru)
9123                         dump_page(page, "migration failure");
9124         }
9125 }
9126 #else
9127 static inline void alloc_contig_dump_pages(struct list_head *page_list)
9128 {
9129 }
9130 #endif
9131
9132 /* [start, end) must belong to a single zone. */
9133 int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
9134                                         unsigned long start, unsigned long end)
9135 {
9136         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
9137         unsigned int nr_reclaimed;
9138         unsigned long pfn = start;
9139         unsigned int tries = 0;
9140         int ret = 0;
9141         struct migration_target_control mtc = {
9142                 .nid = zone_to_nid(cc->zone),
9143                 .gfp_mask = GFP_USER | __GFP_MOVABLE | __GFP_RETRY_MAYFAIL,
9144         };
9145
9146         lru_cache_disable();
9147
9148         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
9149                 if (fatal_signal_pending(current)) {
9150                         ret = -EINTR;
9151                         break;
9152                 }
9153
9154                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
9155                         cc->nr_migratepages = 0;
9156                         ret = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
9157                         if (ret && ret != -EAGAIN)
9158                                 break;
9159                         pfn = cc->migrate_pfn;
9160                         tries = 0;
9161                 } else if (++tries == 5) {
9162                         ret = -EBUSY;
9163                         break;
9164                 }
9165
9166                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
9167                                                         &cc->migratepages);
9168                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
9169
9170                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migration_target,
9171                         NULL, (unsigned long)&mtc, cc->mode, MR_CONTIG_RANGE, NULL);
9172
9173                 /*
9174                  * On -ENOMEM, migrate_pages() bails out right away. It is pointless
9175                  * to retry again over this error, so do the same here.
9176                  */
9177                 if (ret == -ENOMEM)
9178                         break;
9179         }
9180
9181         lru_cache_enable();
9182         if (ret < 0) {
9183                 if (!(cc->gfp_mask & __GFP_NOWARN) && ret == -EBUSY)
9184                         alloc_contig_dump_pages(&cc->migratepages);
9185                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
9186                 return ret;
9187         }
9188         return 0;
9189 }
9190
9191 /**
9192  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
9193  * @start:      start PFN to allocate
9194  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
9195  * @migratetype:        migratetype of the underlying pageblocks (either
9196  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
9197  *                      in range must have the same migratetype and it must
9198  *                      be either of the two.
9199  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
9200  *
9201  * The PFN range does not have to be pageblock aligned. The PFN range must
9202  * belong to a single zone.
9203  *
9204  * The first thing this routine does is attempt to MIGRATE_ISOLATE all
9205  * pageblocks in the range.  Once isolated, the pageblocks should not
9206  * be modified by others.
9207  *
9208  * Return: zero on success or negative error code.  On success all
9209  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
9210  * need to be freed with free_contig_range().
9211  */
9212 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
9213                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
9214 {
9215         unsigned long outer_start, outer_end;
9216         int order;
9217         int ret = 0;
9218
9219         struct compact_control cc = {
9220                 .nr_migratepages = 0,
9221                 .order = -1,
9222                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
9223                 .mode = MIGRATE_SYNC,
9224                 .ignore_skip_hint = true,
9225                 .no_set_skip_hint = true,
9226                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
9227                 .alloc_contig = true,
9228         };
9229         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
9230
9231         /*
9232          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
9233          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
9234          * have different sizes, and due to the way page allocator
9235          * work, start_isolate_page_range() has special handlings for this.
9236          *
9237          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
9238          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
9239          * we are interested in). This will put all the pages in
9240          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
9241          *
9242          * When this is done, we take the pages in range from page
9243          * allocator removing them from the buddy system.  This way
9244          * page allocator will never consider using them.
9245          *
9246          * This lets us mark the pageblocks back as
9247          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
9248          * aligned range but not in the unaligned, original range are
9249          * put back to page allocator so that buddy can use them.
9250          */
9251
9252         ret = start_isolate_page_range(start, end, migratetype, 0, gfp_mask);
9253         if (ret)
9254                 goto done;
9255
9256         drain_all_pages(cc.zone);
9257
9258         /*
9259          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
9260          * So, just fall through. test_pages_isolated() has a tracepoint
9261          * which will report the busy page.
9262          *
9263          * It is possible that busy pages could become available before
9264          * the call to test_pages_isolated, and the range will actually be
9265          * allocated.  So, if we fall through be sure to clear ret so that
9266          * -EBUSY is not accidentally used or returned to caller.
9267          */
9268         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
9269         if (ret && ret != -EBUSY)
9270                 goto done;
9271         ret = 0;
9272
9273         /*
9274          * Pages from [start, end) are within a pageblock_nr_pages
9275          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
9276          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
9277          * What we are going to do is to allocate all pages from
9278          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
9279          *
9280          * The only problem is that pages at the beginning and at the
9281          * end of interesting range may be not aligned with pages that
9282          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
9283          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
9284          * once this is done free the pages we are not interested in.
9285          *
9286          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
9287          * isolated thus they won't get removed from buddy.
9288          */
9289
9290         order = 0;
9291         outer_start = start;
9292         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
9293                 if (++order >= MAX_ORDER) {
9294                         outer_start = start;
9295                         break;
9296                 }
9297                 outer_start &= ~0UL << order;
9298         }
9299
9300         if (outer_start != start) {
9301                 order = buddy_order(pfn_to_page(outer_start));
9302
9303                 /*
9304                  * outer_start page could be small order buddy page and
9305                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
9306                  * in this case to report failed page properly
9307                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
9308                  */
9309                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
9310                         outer_start = start;
9311         }
9312
9313         /* Make sure the range is really isolated. */
9314         if (test_pages_isolated(outer_start, end, 0)) {
9315                 ret = -EBUSY;
9316                 goto done;
9317         }
9318
9319         /* Grab isolated pages from freelists. */
9320         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
9321         if (!outer_end) {
9322                 ret = -EBUSY;
9323                 goto done;
9324         }
9325
9326         /* Free head and tail (if any) */
9327         if (start != outer_start)
9328                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
9329         if (end != outer_end)
9330                 free_contig_range(end, outer_end - end);
9331
9332 done:
9333         undo_isolate_page_range(start, end, migratetype);
9334         return ret;
9335 }
9336 EXPORT_SYMBOL(alloc_contig_range);
9337
9338 static int __alloc_contig_pages(unsigned long start_pfn,
9339                                 unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask)
9340 {
9341         unsigned long end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9342
9343         return alloc_contig_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE,
9344                                   gfp_mask);
9345 }
9346
9347 static bool pfn_range_valid_contig(struct zone *z, unsigned long start_pfn,
9348                                    unsigned long nr_pages)
9349 {
9350         unsigned long i, end_pfn = start_pfn + nr_pages;
9351         struct page *page;
9352
9353         for (i = start_pfn; i < end_pfn; i++) {
9354                 page = pfn_to_online_page(i);
9355                 if (!page)
9356                         return false;
9357
9358                 if (page_zone(page) != z)
9359                         return false;
9360
9361                 if (PageReserved(page))
9362                         return false;
9363         }
9364         return true;
9365 }
9366
9367 static bool zone_spans_last_pfn(const struct zone *zone,
9368                                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
9369 {
9370         unsigned long last_pfn = start_pfn + nr_pages - 1;
9371
9372         return zone_spans_pfn(zone, last_pfn);
9373 }
9374
9375 /**
9376  * alloc_contig_pages() -- tries to find and allocate contiguous range of pages
9377  * @nr_pages:   Number of contiguous pages to allocate
9378  * @gfp_mask:   GFP mask to limit search and used during compaction
9379  * @nid:        Target node
9380  * @nodemask:   Mask for other possible nodes
9381  *
9382  * This routine is a wrapper around alloc_contig_range(). It scans over zones
9383  * on an applicable zonelist to find a contiguous pfn range which can then be
9384  * tried for allocation with alloc_contig_range(). This routine is intended
9385  * for allocation requests which can not be fulfilled with the buddy allocator.
9386  *
9387  * The allocated memory is always aligned to a page boundary. If nr_pages is a
9388  * power of two, then allocated range is also guaranteed to be aligned to same
9389  * nr_pages (e.g. 1GB request would be aligned to 1GB).
9390  *
9391  * Allocated pages can be freed with free_contig_range() or by manually calling
9392  * __free_page() on each allocated page.
9393  *
9394  * Return: pointer to contiguous pages on success, or NULL if not successful.
9395  */
9396 struct page *alloc_contig_pages(unsigned long nr_pages, gfp_t gfp_mask,
9397                                 int nid, nodemask_t *nodemask)
9398 {
9399         unsigned long ret, pfn, flags;
9400         struct zonelist *zonelist;
9401         struct zone *zone;
9402         struct zoneref *z;
9403
9404         zonelist = node_zonelist(nid, gfp_mask);
9405         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
9406                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
9407                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9408
9409                 pfn = ALIGN(zone->zone_start_pfn, nr_pages);
9410                 while (zone_spans_last_pfn(zone, pfn, nr_pages)) {
9411                         if (pfn_range_valid_contig(zone, pfn, nr_pages)) {
9412                                 /*
9413                                  * We release the zone lock here because
9414                                  * alloc_contig_range() will also lock the zone
9415                                  * at some point. If there's an allocation
9416                                  * spinning on this lock, it may win the race
9417                                  * and cause alloc_contig_range() to fail...
9418                                  */
9419                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9420                                 ret = __alloc_contig_pages(pfn, nr_pages,
9421                                                         gfp_mask);
9422                                 if (!ret)
9423                                         return pfn_to_page(pfn);
9424                                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9425                         }
9426                         pfn += nr_pages;
9427                 }
9428                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9429         }
9430         return NULL;
9431 }
9432 #endif /* CONFIG_CONTIG_ALLOC */
9433
9434 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages)
9435 {
9436         unsigned long count = 0;
9437
9438         for (; nr_pages--; pfn++) {
9439                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
9440
9441                 count += page_count(page) != 1;
9442                 __free_page(page);
9443         }
9444         WARN(count != 0, "%lu pages are still in use!\n", count);
9445 }
9446 EXPORT_SYMBOL(free_contig_range);
9447
9448 /*
9449  * Effectively disable pcplists for the zone by setting the high limit to 0
9450  * and draining all cpus. A concurrent page freeing on another CPU that's about
9451  * to put the page on pcplist will either finish before the drain and the page
9452  * will be drained, or observe the new high limit and skip the pcplist.
9453  *
9454  * Must be paired with a call to zone_pcp_enable().
9455  */
9456 void zone_pcp_disable(struct zone *zone)
9457 {
9458         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
9459         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, 0, 1);
9460         __drain_all_pages(zone, true);
9461 }
9462
9463 void zone_pcp_enable(struct zone *zone)
9464 {
9465         __zone_set_pageset_high_and_batch(zone, zone->pageset_high, zone->pageset_batch);
9466         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
9467 }
9468
9469 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
9470 {
9471         int cpu;
9472         struct per_cpu_zonestat *pzstats;
9473
9474         if (zone->per_cpu_pageset != &boot_pageset) {
9475                 for_each_online_cpu(cpu) {
9476                         pzstats = per_cpu_ptr(zone->per_cpu_zonestats, cpu);
9477                         drain_zonestat(zone, pzstats);
9478                 }
9479                 free_percpu(zone->per_cpu_pageset);
9480                 zone->per_cpu_pageset = &boot_pageset;
9481                 if (zone->per_cpu_zonestats != &boot_zonestats) {
9482                         free_percpu(zone->per_cpu_zonestats);
9483                         zone->per_cpu_zonestats = &boot_zonestats;
9484                 }
9485         }
9486 }
9487
9488 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
9489 /*
9490  * All pages in the range must be in a single zone, must not contain holes,
9491  * must span full sections, and must be isolated before calling this function.
9492  */
9493 void __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
9494 {
9495         unsigned long pfn = start_pfn;
9496         struct page *page;
9497         struct zone *zone;
9498         unsigned int order;
9499         unsigned long flags;
9500
9501         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
9502         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
9503         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9504         while (pfn < end_pfn) {
9505                 page = pfn_to_page(pfn);
9506                 /*
9507                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
9508                  * page_count() is not 0.
9509                  */
9510                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
9511                         pfn++;
9512                         continue;
9513                 }
9514                 /*
9515                  * At this point all remaining PageOffline() pages have a
9516                  * reference count of 0 and can simply be skipped.
9517                  */
9518                 if (PageOffline(page)) {
9519                         BUG_ON(page_count(page));
9520                         BUG_ON(PageBuddy(page));
9521                         pfn++;
9522                         continue;
9523                 }
9524
9525                 BUG_ON(page_count(page));
9526                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
9527                 order = buddy_order(page);
9528                 del_page_from_free_list(page, zone, order);
9529                 pfn += (1 << order);
9530         }
9531         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9532 }
9533 #endif
9534
9535 /*
9536  * This function returns a stable result only if called under zone lock.
9537  */
9538 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
9539 {
9540         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9541         unsigned int order;
9542
9543         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9544                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9545
9546                 if (PageBuddy(page_head) &&
9547                     buddy_order_unsafe(page_head) >= order)
9548                         break;
9549         }
9550
9551         return order < MAX_ORDER;
9552 }
9553 EXPORT_SYMBOL(is_free_buddy_page);
9554
9555 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
9556 /*
9557  * Break down a higher-order page in sub-pages, and keep our target out of
9558  * buddy allocator.
9559  */
9560 static void break_down_buddy_pages(struct zone *zone, struct page *page,
9561                                    struct page *target, int low, int high,
9562                                    int migratetype)
9563 {
9564         unsigned long size = 1 << high;
9565         struct page *current_buddy, *next_page;
9566
9567         while (high > low) {
9568                 high--;
9569                 size >>= 1;
9570
9571                 if (target >= &page[size]) {
9572                         next_page = page + size;
9573                         current_buddy = page;
9574                 } else {
9575                         next_page = page;
9576                         current_buddy = page + size;
9577                 }
9578
9579                 if (set_page_guard(zone, current_buddy, high, migratetype))
9580                         continue;
9581
9582                 if (current_buddy != target) {
9583                         add_to_free_list(current_buddy, zone, high, migratetype);
9584                         set_buddy_order(current_buddy, high);
9585                         page = next_page;
9586                 }
9587         }
9588 }
9589
9590 /*
9591  * Take a page that will be marked as poisoned off the buddy allocator.
9592  */
9593 bool take_page_off_buddy(struct page *page)
9594 {
9595         struct zone *zone = page_zone(page);
9596         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9597         unsigned long flags;
9598         unsigned int order;
9599         bool ret = false;
9600
9601         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9602         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
9603                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
9604                 int page_order = buddy_order(page_head);
9605
9606                 if (PageBuddy(page_head) && page_order >= order) {
9607                         unsigned long pfn_head = page_to_pfn(page_head);
9608                         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page_head,
9609                                                                    pfn_head);
9610
9611                         del_page_from_free_list(page_head, zone, page_order);
9612                         break_down_buddy_pages(zone, page_head, page, 0,
9613                                                 page_order, migratetype);
9614                         SetPageHWPoisonTakenOff(page);
9615                         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
9616                                 __mod_zone_freepage_state(zone, -1, migratetype);
9617                         ret = true;
9618                         break;
9619                 }
9620                 if (page_count(page_head) > 0)
9621                         break;
9622         }
9623         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9624         return ret;
9625 }
9626
9627 /*
9628  * Cancel takeoff done by take_page_off_buddy().
9629  */
9630 bool put_page_back_buddy(struct page *page)
9631 {
9632         struct zone *zone = page_zone(page);
9633         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
9634         unsigned long flags;
9635         int migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
9636         bool ret = false;
9637
9638         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
9639         if (put_page_testzero(page)) {
9640                 ClearPageHWPoisonTakenOff(page);
9641                 __free_one_page(page, pfn, zone, 0, migratetype, FPI_NONE);
9642                 if (TestClearPageHWPoison(page)) {
9643                         ret = true;
9644                 }
9645         }
9646         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
9647
9648         return ret;
9649 }
9650 #endif
9651
9652 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
9653 bool has_managed_dma(void)
9654 {
9655         struct pglist_data *pgdat;
9656
9657         for_each_online_pgdat(pgdat) {
9658                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[ZONE_DMA];
9659
9660                 if (managed_zone(zone))
9661                         return true;
9662         }
9663         return false;
9664 }
9665 #endif /* CONFIG_ZONE_DMA */
This page took 0.559726 seconds and 4 git commands to generate.