4ea0182632106969793799fe70808cea6a252195
[muen/linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kasan.h>
28 #include <linux/module.h>
29 #include <linux/suspend.h>
30 #include <linux/pagevec.h>
31 #include <linux/blkdev.h>
32 #include <linux/slab.h>
33 #include <linux/ratelimit.h>
34 #include <linux/oom.h>
35 #include <linux/notifier.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/sysctl.h>
38 #include <linux/cpu.h>
39 #include <linux/cpuset.h>
40 #include <linux/memory_hotplug.h>
41 #include <linux/nodemask.h>
42 #include <linux/vmalloc.h>
43 #include <linux/vmstat.h>
44 #include <linux/mempolicy.h>
45 #include <linux/memremap.h>
46 #include <linux/stop_machine.h>
47 #include <linux/sort.h>
48 #include <linux/pfn.h>
49 #include <xen/xen.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69 #include <linux/lockdep.h>
70 #include <linux/nmi.h>
71
72 #include <asm/sections.h>
73 #include <asm/tlbflush.h>
74 #include <asm/div64.h>
75 #include "internal.h"
76
77 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
78 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
79 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
80
81 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
82 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
83 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
84 #endif
85
86 DEFINE_STATIC_KEY_TRUE(vm_numa_stat_key);
87
88 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
89 /*
90  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
91  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
92  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
93  * defined in <linux/topology.h>.
94  */
95 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
96 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
97 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
98 #endif
99
100 /* work_structs for global per-cpu drains */
101 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
102 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
103
104 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
105 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
106 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
107 #endif
108
109 /*
110  * Array of node states.
111  */
112 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
113         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
114         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
115 #ifndef CONFIG_NUMA
116         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
117 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
118         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
119 #endif
120         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
121         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
122 #endif  /* NUMA */
123 };
124 EXPORT_SYMBOL(node_states);
125
126 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
127 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
128
129 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
130 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
131 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
132
133 int percpu_pagelist_fraction;
134 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
135
136 /*
137  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
138  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
139  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
140  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
141  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
142  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
143  */
144 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
145 {
146         return page->index;
147 }
148
149 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
150 {
151         page->index = migratetype;
152 }
153
154 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
155 /*
156  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
157  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
158  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
159  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
160  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
161  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
162  */
163
164 static gfp_t saved_gfp_mask;
165
166 void pm_restore_gfp_mask(void)
167 {
168         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
169         if (saved_gfp_mask) {
170                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
171                 saved_gfp_mask = 0;
172         }
173 }
174
175 void pm_restrict_gfp_mask(void)
176 {
177         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
178         WARN_ON(saved_gfp_mask);
179         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
180         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
181 }
182
183 bool pm_suspended_storage(void)
184 {
185         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
186                 return false;
187         return true;
188 }
189 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
190
191 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
192 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
193 #endif
194
195 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
196
197 /*
198  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
199  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
200  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
201  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
202  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
203  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
204  *
205  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
206  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
207  */
208 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
209 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
210          256,
211 #endif
212 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
213          256,
214 #endif
215 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
216          32,
217 #endif
218          32,
219 };
220
221 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
222
223 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
224 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
225          "DMA",
226 #endif
227 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
228          "DMA32",
229 #endif
230          "Normal",
231 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
232          "HighMem",
233 #endif
234          "Movable",
235 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
236          "Device",
237 #endif
238 };
239
240 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
241         "Unmovable",
242         "Movable",
243         "Reclaimable",
244         "HighAtomic",
245 #ifdef CONFIG_CMA
246         "CMA",
247 #endif
248 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
249         "Isolate",
250 #endif
251 };
252
253 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
254         NULL,
255         free_compound_page,
256 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
257         free_huge_page,
258 #endif
259 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
260         free_transhuge_page,
261 #endif
262 };
263
264 int min_free_kbytes = 1024;
265 int user_min_free_kbytes = -1;
266 int watermark_scale_factor = 10;
267
268 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
269 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
270 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
271
272 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
273 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
274 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
275 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
276 static unsigned long __initdata required_movablecore;
277 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
278 static bool mirrored_kernelcore;
279
280 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
281 int movable_zone;
282 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
283 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
284
285 #if MAX_NUMNODES > 1
286 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
287 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
288 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
289 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
290 #endif
291
292 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
293
294 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
295
296 /*
297  * Determine how many pages need to be initialized during early boot
298  * (non-deferred initialization).
299  * The value of first_deferred_pfn will be set later, once non-deferred pages
300  * are initialized, but for now set it ULONG_MAX.
301  */
302 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
303 {
304         phys_addr_t start_addr, end_addr;
305         unsigned long max_pgcnt;
306         unsigned long reserved;
307
308         /*
309          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
310          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
311          */
312         max_pgcnt = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
313                         (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
314
315         /*
316          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
317          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
318          * memory to boot.
319          */
320         start_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn);
321         end_addr = PFN_PHYS(pgdat->node_start_pfn + max_pgcnt);
322         reserved = memblock_reserved_memory_within(start_addr, end_addr);
323         max_pgcnt += PHYS_PFN(reserved);
324
325         pgdat->static_init_pgcnt = min(max_pgcnt, pgdat->node_spanned_pages);
326         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
327 }
328
329 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
330 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
331 {
332         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
333
334         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
335                 return true;
336
337         return false;
338 }
339
340 /*
341  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
342  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
343  */
344 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
345                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
346                                 unsigned long *nr_initialised)
347 {
348         /* Always populate low zones for address-constrained allocations */
349         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
350                 return true;
351         /* Xen PV domains need page structures early */
352         if (xen_pv_domain())
353                 return true;
354         (*nr_initialised)++;
355         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_pgcnt) &&
356             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
357                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
358                 return false;
359         }
360
361         return true;
362 }
363 #else
364 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
365 {
366 }
367
368 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
369 {
370         return false;
371 }
372
373 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
374                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
375                                 unsigned long *nr_initialised)
376 {
377         return true;
378 }
379 #endif
380
381 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
382 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
383                                                         unsigned long pfn)
384 {
385 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
386         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
387 #else
388         return page_zone(page)->pageblock_flags;
389 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
390 }
391
392 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
393 {
394 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
395         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
396         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
397 #else
398         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
399         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
400 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
401 }
402
403 /**
404  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
405  * @page: The page within the block of interest
406  * @pfn: The target page frame number
407  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
408  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
409  *
410  * Return: pageblock_bits flags
411  */
412 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
413                                         unsigned long pfn,
414                                         unsigned long end_bitidx,
415                                         unsigned long mask)
416 {
417         unsigned long *bitmap;
418         unsigned long bitidx, word_bitidx;
419         unsigned long word;
420
421         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
422         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
423         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
424         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
425
426         word = bitmap[word_bitidx];
427         bitidx += end_bitidx;
428         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
429 }
430
431 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
432                                         unsigned long end_bitidx,
433                                         unsigned long mask)
434 {
435         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
436 }
437
438 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
439 {
440         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
441 }
442
443 /**
444  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
445  * @page: The page within the block of interest
446  * @flags: The flags to set
447  * @pfn: The target page frame number
448  * @end_bitidx: The last bit of interest
449  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
450  */
451 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
452                                         unsigned long pfn,
453                                         unsigned long end_bitidx,
454                                         unsigned long mask)
455 {
456         unsigned long *bitmap;
457         unsigned long bitidx, word_bitidx;
458         unsigned long old_word, word;
459
460         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
461
462         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
463         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
464         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
465         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
466
467         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
468
469         bitidx += end_bitidx;
470         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
471         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
472
473         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
474         for (;;) {
475                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
476                 if (word == old_word)
477                         break;
478                 word = old_word;
479         }
480 }
481
482 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
483 {
484         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
485                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
486                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
487
488         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
489                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
490 }
491
492 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
493 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
494 {
495         int ret = 0;
496         unsigned seq;
497         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
498         unsigned long sp, start_pfn;
499
500         do {
501                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
502                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
503                 sp = zone->spanned_pages;
504                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
505                         ret = 1;
506         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
507
508         if (ret)
509                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
510                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
511                         start_pfn, start_pfn + sp);
512
513         return ret;
514 }
515
516 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
517 {
518         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
519                 return 0;
520         if (zone != page_zone(page))
521                 return 0;
522
523         return 1;
524 }
525 /*
526  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
527  */
528 static int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
529 {
530         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
531                 return 1;
532         if (!page_is_consistent(zone, page))
533                 return 1;
534
535         return 0;
536 }
537 #else
538 static inline int __maybe_unused bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
539 {
540         return 0;
541 }
542 #endif
543
544 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
545                 unsigned long bad_flags)
546 {
547         static unsigned long resume;
548         static unsigned long nr_shown;
549         static unsigned long nr_unshown;
550
551         /*
552          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
553          * or allow a steady drip of one report per second.
554          */
555         if (nr_shown == 60) {
556                 if (time_before(jiffies, resume)) {
557                         nr_unshown++;
558                         goto out;
559                 }
560                 if (nr_unshown) {
561                         pr_alert(
562                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
563                                 nr_unshown);
564                         nr_unshown = 0;
565                 }
566                 nr_shown = 0;
567         }
568         if (nr_shown++ == 0)
569                 resume = jiffies + 60 * HZ;
570
571         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
572                 current->comm, page_to_pfn(page));
573         __dump_page(page, reason);
574         bad_flags &= page->flags;
575         if (bad_flags)
576                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
577                                                 bad_flags, &bad_flags);
578         dump_page_owner(page);
579
580         print_modules();
581         dump_stack();
582 out:
583         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
584         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
585         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
586 }
587
588 /*
589  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
590  *
591  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
592  *
593  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
594  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
595  *
596  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
597  * page destructors. See compound_page_dtors.
598  *
599  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
600  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
601  */
602
603 void free_compound_page(struct page *page)
604 {
605         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
606 }
607
608 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
609 {
610         int i;
611         int nr_pages = 1 << order;
612
613         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
614         set_compound_order(page, order);
615         __SetPageHead(page);
616         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
617                 struct page *p = page + i;
618                 set_page_count(p, 0);
619                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
620                 set_compound_head(p, page);
621         }
622         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
623 }
624
625 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
626 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
627 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
628                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
629 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
630 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
631
632 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
633 {
634         if (!buf)
635                 return -EINVAL;
636         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
637 }
638 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
639
640 static bool need_debug_guardpage(void)
641 {
642         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
643         if (!debug_pagealloc_enabled())
644                 return false;
645
646         if (!debug_guardpage_minorder())
647                 return false;
648
649         return true;
650 }
651
652 static void init_debug_guardpage(void)
653 {
654         if (!debug_pagealloc_enabled())
655                 return;
656
657         if (!debug_guardpage_minorder())
658                 return;
659
660         _debug_guardpage_enabled = true;
661 }
662
663 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
664         .need = need_debug_guardpage,
665         .init = init_debug_guardpage,
666 };
667
668 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
669 {
670         unsigned long res;
671
672         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
673                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
674                 return 0;
675         }
676         _debug_guardpage_minorder = res;
677         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
678         return 0;
679 }
680 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
681
682 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
683                                 unsigned int order, int migratetype)
684 {
685         struct page_ext *page_ext;
686
687         if (!debug_guardpage_enabled())
688                 return false;
689
690         if (order >= debug_guardpage_minorder())
691                 return false;
692
693         page_ext = lookup_page_ext(page);
694         if (unlikely(!page_ext))
695                 return false;
696
697         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
698
699         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
700         set_page_private(page, order);
701         /* Guard pages are not available for any usage */
702         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
703
704         return true;
705 }
706
707 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
708                                 unsigned int order, int migratetype)
709 {
710         struct page_ext *page_ext;
711
712         if (!debug_guardpage_enabled())
713                 return;
714
715         page_ext = lookup_page_ext(page);
716         if (unlikely(!page_ext))
717                 return;
718
719         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
720
721         set_page_private(page, 0);
722         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
723                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
724 }
725 #else
726 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
727 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
728                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
729 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
730                                 unsigned int order, int migratetype) {}
731 #endif
732
733 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
734 {
735         set_page_private(page, order);
736         __SetPageBuddy(page);
737 }
738
739 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
740 {
741         __ClearPageBuddy(page);
742         set_page_private(page, 0);
743 }
744
745 /*
746  * This function checks whether a page is free && is the buddy
747  * we can do coalesce a page and its buddy if
748  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
749  * (b) the buddy is in the buddy system &&
750  * (c) a page and its buddy have the same order &&
751  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
752  *
753  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
754  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
755  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
756  * serialized by zone->lock.
757  *
758  * For recording page's order, we use page_private(page).
759  */
760 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
761                                                         unsigned int order)
762 {
763         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
764                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
765                         return 0;
766
767                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
768
769                 return 1;
770         }
771
772         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
773                 /*
774                  * zone check is done late to avoid uselessly
775                  * calculating zone/node ids for pages that could
776                  * never merge.
777                  */
778                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
779                         return 0;
780
781                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
782
783                 return 1;
784         }
785         return 0;
786 }
787
788 /*
789  * Freeing function for a buddy system allocator.
790  *
791  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
792  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
793  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
794  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
795  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
796  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
797  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
798  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
799  * parts of the VM system.
800  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
801  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
802  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
803  * field.
804  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
805  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
806  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
807  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
808  * triggers coalescing into a block of larger size.
809  *
810  * -- nyc
811  */
812
813 static inline void __free_one_page(struct page *page,
814                 unsigned long pfn,
815                 struct zone *zone, unsigned int order,
816                 int migratetype)
817 {
818         unsigned long combined_pfn;
819         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
820         struct page *buddy;
821         unsigned int max_order;
822
823         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
824
825         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
826         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
827
828         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
829         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
830                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
831
832         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
833         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
834
835 continue_merging:
836         while (order < max_order - 1) {
837                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
838                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
839
840                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
841                         goto done_merging;
842                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
843                         goto done_merging;
844                 /*
845                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
846                  * merge with it and move up one order.
847                  */
848                 if (page_is_guard(buddy)) {
849                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
850                 } else {
851                         list_del(&buddy->lru);
852                         zone->free_area[order].nr_free--;
853                         rmv_page_order(buddy);
854                 }
855                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
856                 page = page + (combined_pfn - pfn);
857                 pfn = combined_pfn;
858                 order++;
859         }
860         if (max_order < MAX_ORDER) {
861                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
862                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
863                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
864                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
865                  *
866                  * We don't want to hit this code for the more frequent
867                  * low-order merging.
868                  */
869                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
870                         int buddy_mt;
871
872                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
873                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
874                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
875
876                         if (migratetype != buddy_mt
877                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
878                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
879                                 goto done_merging;
880                 }
881                 max_order++;
882                 goto continue_merging;
883         }
884
885 done_merging:
886         set_page_order(page, order);
887
888         /*
889          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
890          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
891          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
892          * that is happening, add the free page to the tail of the list
893          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
894          * as a higher order page
895          */
896         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
897                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
898                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
899                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
900                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
901                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
902                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
903                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
904                         list_add_tail(&page->lru,
905                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
906                         goto out;
907                 }
908         }
909
910         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
911 out:
912         zone->free_area[order].nr_free++;
913 }
914
915 /*
916  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
917  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
918  * check if necessary.
919  */
920 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
921                                         unsigned long check_flags)
922 {
923         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
924                 return false;
925
926         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
927                         page_ref_count(page) |
928 #ifdef CONFIG_MEMCG
929                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
930 #endif
931                         (page->flags & check_flags)))
932                 return false;
933
934         return true;
935 }
936
937 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
938 {
939         const char *bad_reason;
940         unsigned long bad_flags;
941
942         bad_reason = NULL;
943         bad_flags = 0;
944
945         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
946                 bad_reason = "nonzero mapcount";
947         if (unlikely(page->mapping != NULL))
948                 bad_reason = "non-NULL mapping";
949         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
950                 bad_reason = "nonzero _refcount";
951         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
952                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
953                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
954         }
955 #ifdef CONFIG_MEMCG
956         if (unlikely(page->mem_cgroup))
957                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
958 #endif
959         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
960 }
961
962 static inline int free_pages_check(struct page *page)
963 {
964         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
965                 return 0;
966
967         /* Something has gone sideways, find it */
968         free_pages_check_bad(page);
969         return 1;
970 }
971
972 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
973 {
974         int ret = 1;
975
976         /*
977          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
978          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
979          */
980         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
981
982         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
983                 ret = 0;
984                 goto out;
985         }
986         switch (page - head_page) {
987         case 1:
988                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
989                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
990                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
991                         goto out;
992                 }
993                 break;
994         case 2:
995                 /*
996                  * the second tail page: ->mapping is
997                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
998                  */
999                 break;
1000         default:
1001                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1002                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
1003                         goto out;
1004                 }
1005                 break;
1006         }
1007         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1008                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1009                 goto out;
1010         }
1011         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1012                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1013                 goto out;
1014         }
1015         ret = 0;
1016 out:
1017         page->mapping = NULL;
1018         clear_compound_head(page);
1019         return ret;
1020 }
1021
1022 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1023                                         unsigned int order, bool check_free)
1024 {
1025         int bad = 0;
1026
1027         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1028
1029         trace_mm_page_free(page, order);
1030
1031         /*
1032          * Check tail pages before head page information is cleared to
1033          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1034          */
1035         if (unlikely(order)) {
1036                 bool compound = PageCompound(page);
1037                 int i;
1038
1039                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1040
1041                 if (compound)
1042                         ClearPageDoubleMap(page);
1043                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1044                         if (compound)
1045                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1046                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1047                                 bad++;
1048                                 continue;
1049                         }
1050                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1051                 }
1052         }
1053         if (PageMappingFlags(page))
1054                 page->mapping = NULL;
1055         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1056                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1057         if (check_free)
1058                 bad += free_pages_check(page);
1059         if (bad)
1060                 return false;
1061
1062         page_cpupid_reset_last(page);
1063         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1064         reset_page_owner(page, order);
1065
1066         if (!PageHighMem(page)) {
1067                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1068                                            PAGE_SIZE << order);
1069                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1070                                            PAGE_SIZE << order);
1071         }
1072         arch_free_page(page, order);
1073         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1074         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1075         kasan_free_pages(page, order);
1076
1077         return true;
1078 }
1079
1080 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1081 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1082 {
1083         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1084 }
1085
1086 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1087 {
1088         return false;
1089 }
1090 #else
1091 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1092 {
1093         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1094 }
1095
1096 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1097 {
1098         return free_pages_check(page);
1099 }
1100 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1101
1102 /*
1103  * Frees a number of pages from the PCP lists
1104  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1105  * count is the number of pages to free.
1106  *
1107  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1108  * see if this freeing clears that state.
1109  *
1110  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1111  * pinned" detection logic.
1112  */
1113 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1114                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1115 {
1116         int migratetype = 0;
1117         int batch_free = 0;
1118         bool isolated_pageblocks;
1119
1120         spin_lock(&zone->lock);
1121         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1122
1123         while (count) {
1124                 struct page *page;
1125                 struct list_head *list;
1126
1127                 /*
1128                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1129                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1130                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1131                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1132                  * lists
1133                  */
1134                 do {
1135                         batch_free++;
1136                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1137                                 migratetype = 0;
1138                         list = &pcp->lists[migratetype];
1139                 } while (list_empty(list));
1140
1141                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1142                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1143                         batch_free = count;
1144
1145                 do {
1146                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1147
1148                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1149                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1150                         list_del(&page->lru);
1151
1152                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1153                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1154                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1155                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1156                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1157                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1158
1159                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1160                                 continue;
1161
1162                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1163                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1164                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1165         }
1166         spin_unlock(&zone->lock);
1167 }
1168
1169 static void free_one_page(struct zone *zone,
1170                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1171                                 unsigned int order,
1172                                 int migratetype)
1173 {
1174         spin_lock(&zone->lock);
1175         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1176                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1177                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1178         }
1179         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1180         spin_unlock(&zone->lock);
1181 }
1182
1183 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1184                                 unsigned long zone, int nid, bool zero)
1185 {
1186         if (zero)
1187                 mm_zero_struct_page(page);
1188         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1189         init_page_count(page);
1190         page_mapcount_reset(page);
1191         page_cpupid_reset_last(page);
1192
1193         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1194 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1195         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1196         if (!is_highmem_idx(zone))
1197                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1198 #endif
1199 }
1200
1201 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1202                                         int nid, bool zero)
1203 {
1204         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid, zero);
1205 }
1206
1207 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1208 static void __meminit init_reserved_page(unsigned long pfn)
1209 {
1210         pg_data_t *pgdat;
1211         int nid, zid;
1212
1213         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1214                 return;
1215
1216         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1217         pgdat = NODE_DATA(nid);
1218
1219         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1220                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1221
1222                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1223                         break;
1224         }
1225         __init_single_pfn(pfn, zid, nid, true);
1226 }
1227 #else
1228 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1229 {
1230 }
1231 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1232
1233 /*
1234  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1235  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1236  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1237  * sent to the buddy page allocator.
1238  */
1239 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1240 {
1241         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1242         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1243
1244         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1245                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1246                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1247
1248                         init_reserved_page(start_pfn);
1249
1250                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1251                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1252
1253                         SetPageReserved(page);
1254                 }
1255         }
1256 }
1257
1258 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1259 {
1260         unsigned long flags;
1261         int migratetype;
1262         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1263
1264         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1265                 return;
1266
1267         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1268         local_irq_save(flags);
1269         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1270         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1271         local_irq_restore(flags);
1272 }
1273
1274 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1275 {
1276         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1277         struct page *p = page;
1278         unsigned int loop;
1279
1280         prefetchw(p);
1281         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1282                 prefetchw(p + 1);
1283                 __ClearPageReserved(p);
1284                 set_page_count(p, 0);
1285         }
1286         __ClearPageReserved(p);
1287         set_page_count(p, 0);
1288
1289         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1290         set_page_refcounted(page);
1291         __free_pages(page, order);
1292 }
1293
1294 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1295         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1296
1297 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1298
1299 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1300 {
1301         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1302         int nid;
1303
1304         spin_lock(&early_pfn_lock);
1305         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1306         if (nid < 0)
1307                 nid = first_online_node;
1308         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1309
1310         return nid;
1311 }
1312 #endif
1313
1314 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1315 static inline bool __meminit __maybe_unused
1316 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1317                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1318 {
1319         int nid;
1320
1321         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1322         if (nid >= 0 && nid != node)
1323                 return false;
1324         return true;
1325 }
1326
1327 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1328 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1329 {
1330         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1331 }
1332
1333 #else
1334
1335 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1336 {
1337         return true;
1338 }
1339 static inline bool __meminit  __maybe_unused
1340 meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1341                    struct mminit_pfnnid_cache *state)
1342 {
1343         return true;
1344 }
1345 #endif
1346
1347
1348 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1349                                                         unsigned int order)
1350 {
1351         if (early_page_uninitialised(pfn))
1352                 return;
1353         return __free_pages_boot_core(page, order);
1354 }
1355
1356 /*
1357  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1358  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1359  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1360  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1361  * pageblocks.
1362  *
1363  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1364  *
1365  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1366  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1367  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1368  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1369  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1370  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1371  * page in a pageblock.
1372  */
1373 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1374                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1375 {
1376         struct page *start_page;
1377         struct page *end_page;
1378
1379         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1380         end_pfn--;
1381
1382         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1383                 return NULL;
1384
1385         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1386         if (!start_page)
1387                 return NULL;
1388
1389         if (page_zone(start_page) != zone)
1390                 return NULL;
1391
1392         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1393
1394         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1395         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1396                 return NULL;
1397
1398         return start_page;
1399 }
1400
1401 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1402 {
1403         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1404         unsigned long block_end_pfn;
1405
1406         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1407         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1408                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1409                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1410
1411                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1412
1413                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1414                                              block_end_pfn, zone))
1415                         return;
1416         }
1417
1418         /* We confirm that there is no hole */
1419         zone->contiguous = true;
1420 }
1421
1422 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1423 {
1424         zone->contiguous = false;
1425 }
1426
1427 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1428 static void __init deferred_free_range(unsigned long pfn,
1429                                        unsigned long nr_pages)
1430 {
1431         struct page *page;
1432         unsigned long i;
1433
1434         if (!nr_pages)
1435                 return;
1436
1437         page = pfn_to_page(pfn);
1438
1439         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1440         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1441             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1442                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1443                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1444                 return;
1445         }
1446
1447         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1448                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1449                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1450                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1451         }
1452 }
1453
1454 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1455 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1456 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1457
1458 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1459 {
1460         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1461                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1462 }
1463
1464 /*
1465  * Returns true if page needs to be initialized or freed to buddy allocator.
1466  *
1467  * First we check if pfn is valid on architectures where it is possible to have
1468  * holes within pageblock_nr_pages. On systems where it is not possible, this
1469  * function is optimized out.
1470  *
1471  * Then, we check if a current large page is valid by only checking the validity
1472  * of the head pfn.
1473  *
1474  * Finally, meminit_pfn_in_nid is checked on systems where pfns can interleave
1475  * within a node: a pfn is between start and end of a node, but does not belong
1476  * to this memory node.
1477  */
1478 static inline bool __init
1479 deferred_pfn_valid(int nid, unsigned long pfn,
1480                    struct mminit_pfnnid_cache *nid_init_state)
1481 {
1482         if (!pfn_valid_within(pfn))
1483                 return false;
1484         if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) && !pfn_valid(pfn))
1485                 return false;
1486         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, nid_init_state))
1487                 return false;
1488         return true;
1489 }
1490
1491 /*
1492  * Free pages to buddy allocator. Try to free aligned pages in
1493  * pageblock_nr_pages sizes.
1494  */
1495 static void __init deferred_free_pages(int nid, int zid, unsigned long pfn,
1496                                        unsigned long end_pfn)
1497 {
1498         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1499         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1500         unsigned long nr_free = 0;
1501
1502         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1503                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1504                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1505                         nr_free = 0;
1506                 } else if (!(pfn & nr_pgmask)) {
1507                         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1508                         nr_free = 1;
1509                         cond_resched();
1510                 } else {
1511                         nr_free++;
1512                 }
1513         }
1514         /* Free the last block of pages to allocator */
1515         deferred_free_range(pfn - nr_free, nr_free);
1516 }
1517
1518 /*
1519  * Initialize struct pages.  We minimize pfn page lookups and scheduler checks
1520  * by performing it only once every pageblock_nr_pages.
1521  * Return number of pages initialized.
1522  */
1523 static unsigned long  __init deferred_init_pages(int nid, int zid,
1524                                                  unsigned long pfn,
1525                                                  unsigned long end_pfn)
1526 {
1527         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1528         unsigned long nr_pgmask = pageblock_nr_pages - 1;
1529         unsigned long nr_pages = 0;
1530         struct page *page = NULL;
1531
1532         for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1533                 if (!deferred_pfn_valid(nid, pfn, &nid_init_state)) {
1534                         page = NULL;
1535                         continue;
1536                 } else if (!page || !(pfn & nr_pgmask)) {
1537                         page = pfn_to_page(pfn);
1538                         cond_resched();
1539                 } else {
1540                         page++;
1541                 }
1542                 __init_single_page(page, pfn, zid, nid, true);
1543                 nr_pages++;
1544         }
1545         return (nr_pages);
1546 }
1547
1548 /* Initialise remaining memory on a node */
1549 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1550 {
1551         pg_data_t *pgdat = data;
1552         int nid = pgdat->node_id;
1553         unsigned long start = jiffies;
1554         unsigned long nr_pages = 0;
1555         unsigned long spfn, epfn;
1556         phys_addr_t spa, epa;
1557         int zid;
1558         struct zone *zone;
1559         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1560         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1561         u64 i;
1562
1563         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1564                 pgdat_init_report_one_done();
1565                 return 0;
1566         }
1567
1568         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1569         if (!cpumask_empty(cpumask))
1570                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1571
1572         /* Sanity check boundaries */
1573         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1574         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1575         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1576
1577         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1578         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1579                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1580                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1581                         break;
1582         }
1583         first_init_pfn = max(zone->zone_start_pfn, first_init_pfn);
1584
1585         /*
1586          * Initialize and free pages. We do it in two loops: first we initialize
1587          * struct page, than free to buddy allocator, because while we are
1588          * freeing pages we can access pages that are ahead (computing buddy
1589          * page in __free_one_page()).
1590          */
1591         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1592                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1593                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1594                 nr_pages += deferred_init_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1595         }
1596         for_each_free_mem_range(i, nid, MEMBLOCK_NONE, &spa, &epa, NULL) {
1597                 spfn = max_t(unsigned long, first_init_pfn, PFN_UP(spa));
1598                 epfn = min_t(unsigned long, zone_end_pfn(zone), PFN_DOWN(epa));
1599                 deferred_free_pages(nid, zid, spfn, epfn);
1600         }
1601
1602         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1603         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1604
1605         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1606                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1607
1608         pgdat_init_report_one_done();
1609         return 0;
1610 }
1611 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1612
1613 void __init page_alloc_init_late(void)
1614 {
1615         struct zone *zone;
1616
1617 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1618         int nid;
1619
1620         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1621         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1622         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1623                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1624         }
1625
1626         /* Block until all are initialised */
1627         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1628
1629         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1630         files_maxfiles_init();
1631 #endif
1632 #ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
1633         /* Discard memblock private memory */
1634         memblock_discard();
1635 #endif
1636
1637         for_each_populated_zone(zone)
1638                 set_zone_contiguous(zone);
1639 }
1640
1641 #ifdef CONFIG_CMA
1642 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1643 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1644 {
1645         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1646         struct page *p = page;
1647
1648         do {
1649                 __ClearPageReserved(p);
1650                 set_page_count(p, 0);
1651         } while (++p, --i);
1652
1653         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1654
1655         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1656                 i = pageblock_nr_pages;
1657                 p = page;
1658                 do {
1659                         set_page_refcounted(p);
1660                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1661                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1662                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1663         } else {
1664                 set_page_refcounted(page);
1665                 __free_pages(page, pageblock_order);
1666         }
1667
1668         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1669 }
1670 #endif
1671
1672 /*
1673  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1674  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1675  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1676  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1677  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1678  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1679  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1680  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1681  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1682  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1683  *
1684  * -- nyc
1685  */
1686 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1687         int low, int high, struct free_area *area,
1688         int migratetype)
1689 {
1690         unsigned long size = 1 << high;
1691
1692         while (high > low) {
1693                 area--;
1694                 high--;
1695                 size >>= 1;
1696                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1697
1698                 /*
1699                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1700                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1701                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1702                  * pages will stay not present in virtual address space
1703                  */
1704                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1705                         continue;
1706
1707                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1708                 area->nr_free++;
1709                 set_page_order(&page[size], high);
1710         }
1711 }
1712
1713 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1714 {
1715         const char *bad_reason = NULL;
1716         unsigned long bad_flags = 0;
1717
1718         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1719                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1720         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1721                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1722         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1723                 bad_reason = "nonzero _count";
1724         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1725                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1726                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1727                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1728                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1729                 return;
1730         }
1731         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1732                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1733                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1734         }
1735 #ifdef CONFIG_MEMCG
1736         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1737                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1738 #endif
1739         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * This page is about to be returned from the page allocator
1744  */
1745 static inline int check_new_page(struct page *page)
1746 {
1747         if (likely(page_expected_state(page,
1748                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1749                 return 0;
1750
1751         check_new_page_bad(page);
1752         return 1;
1753 }
1754
1755 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1756 {
1757         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1758                 page_poisoning_enabled();
1759 }
1760
1761 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1762 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1763 {
1764         return false;
1765 }
1766
1767 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1768 {
1769         return check_new_page(page);
1770 }
1771 #else
1772 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1773 {
1774         return check_new_page(page);
1775 }
1776 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1777 {
1778         return false;
1779 }
1780 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1781
1782 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1783 {
1784         int i;
1785         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1786                 struct page *p = page + i;
1787
1788                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1789                         return true;
1790         }
1791
1792         return false;
1793 }
1794
1795 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1796                                 gfp_t gfp_flags)
1797 {
1798         set_page_private(page, 0);
1799         set_page_refcounted(page);
1800
1801         arch_alloc_page(page, order);
1802         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1803         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1804         kasan_alloc_pages(page, order);
1805         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1806 }
1807
1808 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1809                                                         unsigned int alloc_flags)
1810 {
1811         int i;
1812
1813         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1814
1815         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1816                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1817                         clear_highpage(page + i);
1818
1819         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1820                 prep_compound_page(page, order);
1821
1822         /*
1823          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1824          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1825          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1826          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1827          */
1828         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1829                 set_page_pfmemalloc(page);
1830         else
1831                 clear_page_pfmemalloc(page);
1832 }
1833
1834 /*
1835  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1836  * the smallest available page from the freelists
1837  */
1838 static __always_inline
1839 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1840                                                 int migratetype)
1841 {
1842         unsigned int current_order;
1843         struct free_area *area;
1844         struct page *page;
1845
1846         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1847         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1848                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1849                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1850                                                         struct page, lru);
1851                 if (!page)
1852                         continue;
1853                 list_del(&page->lru);
1854                 rmv_page_order(page);
1855                 area->nr_free--;
1856                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1857                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1858                 return page;
1859         }
1860
1861         return NULL;
1862 }
1863
1864
1865 /*
1866  * This array describes the order lists are fallen back to when
1867  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1868  */
1869 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1870         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1871         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1872         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1873 #ifdef CONFIG_CMA
1874         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1875 #endif
1876 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1877         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1878 #endif
1879 };
1880
1881 #ifdef CONFIG_CMA
1882 static __always_inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1883                                         unsigned int order)
1884 {
1885         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1886 }
1887 #else
1888 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1889                                         unsigned int order) { return NULL; }
1890 #endif
1891
1892 /*
1893  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1894  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1895  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1896  */
1897 static int move_freepages(struct zone *zone,
1898                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1899                           int migratetype, int *num_movable)
1900 {
1901         struct page *page;
1902         unsigned int order;
1903         int pages_moved = 0;
1904
1905 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1906         /*
1907          * page_zone is not safe to call in this context when
1908          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1909          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1910          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1911          * grouping pages by mobility
1912          */
1913         VM_BUG_ON(pfn_valid(page_to_pfn(start_page)) &&
1914                   pfn_valid(page_to_pfn(end_page)) &&
1915                   page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1916 #endif
1917
1918         if (num_movable)
1919                 *num_movable = 0;
1920
1921         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1922                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1923                         page++;
1924                         continue;
1925                 }
1926
1927                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1928                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1929
1930                 if (!PageBuddy(page)) {
1931                         /*
1932                          * We assume that pages that could be isolated for
1933                          * migration are movable. But we don't actually try
1934                          * isolating, as that would be expensive.
1935                          */
1936                         if (num_movable &&
1937                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1938                                 (*num_movable)++;
1939
1940                         page++;
1941                         continue;
1942                 }
1943
1944                 order = page_order(page);
1945                 list_move(&page->lru,
1946                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1947                 page += 1 << order;
1948                 pages_moved += 1 << order;
1949         }
1950
1951         return pages_moved;
1952 }
1953
1954 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1955                                 int migratetype, int *num_movable)
1956 {
1957         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1958         struct page *start_page, *end_page;
1959
1960         start_pfn = page_to_pfn(page);
1961         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1962         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1963         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1964         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1965
1966         /* Do not cross zone boundaries */
1967         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1968                 start_page = page;
1969         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1970                 return 0;
1971
1972         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1973                                                                 num_movable);
1974 }
1975
1976 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1977                                         int start_order, int migratetype)
1978 {
1979         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1980
1981         while (nr_pageblocks--) {
1982                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1983                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1984         }
1985 }
1986
1987 /*
1988  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1989  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1990  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1991  *
1992  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1993  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1994  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1995  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1996  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1997  * pageblocks.
1998  */
1999 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
2000 {
2001         /*
2002          * Leaving this order check is intended, although there is
2003          * relaxed order check in next check. The reason is that
2004          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
2005          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
2006          * so could be changed anytime.
2007          */
2008         if (order >= pageblock_order)
2009                 return true;
2010
2011         if (order >= pageblock_order / 2 ||
2012                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
2013                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
2014                 page_group_by_mobility_disabled)
2015                 return true;
2016
2017         return false;
2018 }
2019
2020 /*
2021  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
2022  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
2023  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
2024  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
2025  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
2026  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
2027  */
2028 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
2029                                         int start_type, bool whole_block)
2030 {
2031         unsigned int current_order = page_order(page);
2032         struct free_area *area;
2033         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
2034         int old_block_type;
2035
2036         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
2037
2038         /*
2039          * This can happen due to races and we want to prevent broken
2040          * highatomic accounting.
2041          */
2042         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
2043                 goto single_page;
2044
2045         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
2046         if (current_order >= pageblock_order) {
2047                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
2048                 goto single_page;
2049         }
2050
2051         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2052         if (!whole_block)
2053                 goto single_page;
2054
2055         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2056                                                 &movable_pages);
2057         /*
2058          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2059          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2060          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2061          */
2062         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2063                 alike_pages = movable_pages;
2064         } else {
2065                 /*
2066                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2067                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2068                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2069                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2070                  * exact migratetype of non-movable pages.
2071                  */
2072                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2073                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2074                                                 - (free_pages + movable_pages);
2075                 else
2076                         alike_pages = 0;
2077         }
2078
2079         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2080         if (!free_pages)
2081                 goto single_page;
2082
2083         /*
2084          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2085          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2086          */
2087         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2088                         page_group_by_mobility_disabled)
2089                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2090
2091         return;
2092
2093 single_page:
2094         area = &zone->free_area[current_order];
2095         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2096 }
2097
2098 /*
2099  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2100  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2101  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2102  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2103  */
2104 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2105                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2106 {
2107         int i;
2108         int fallback_mt;
2109
2110         if (area->nr_free == 0)
2111                 return -1;
2112
2113         *can_steal = false;
2114         for (i = 0;; i++) {
2115                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2116                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2117                         break;
2118
2119                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2120                         continue;
2121
2122                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2123                         *can_steal = true;
2124
2125                 if (!only_stealable)
2126                         return fallback_mt;
2127
2128                 if (*can_steal)
2129                         return fallback_mt;
2130         }
2131
2132         return -1;
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2137  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2138  */
2139 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2140                                 unsigned int alloc_order)
2141 {
2142         int mt;
2143         unsigned long max_managed, flags;
2144
2145         /*
2146          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2147          * Check is race-prone but harmless.
2148          */
2149         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2150         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2151                 return;
2152
2153         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2154
2155         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2156         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2157                 goto out_unlock;
2158
2159         /* Yoink! */
2160         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2161         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2162             && !is_migrate_cma(mt)) {
2163                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2164                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2165                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2166         }
2167
2168 out_unlock:
2169         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2170 }
2171
2172 /*
2173  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2174  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2175  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2176  * to recover from than an OOM.
2177  *
2178  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2179  * pageblock is exhausted.
2180  */
2181 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2182                                                 bool force)
2183 {
2184         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2185         unsigned long flags;
2186         struct zoneref *z;
2187         struct zone *zone;
2188         struct page *page;
2189         int order;
2190         bool ret;
2191
2192         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2193                                                                 ac->nodemask) {
2194                 /*
2195                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2196                  * is really high.
2197                  */
2198                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2199                                         pageblock_nr_pages)
2200                         continue;
2201
2202                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2203                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2204                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2205
2206                         page = list_first_entry_or_null(
2207                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2208                                         struct page, lru);
2209                         if (!page)
2210                                 continue;
2211
2212                         /*
2213                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2214                          * we can counter several free pages in a pageblock
2215                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2216                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2217                          * adjust the count once.
2218                          */
2219                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2220                                 /*
2221                                  * It should never happen but changes to
2222                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2223                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2224                                  * while unreserving so be safe and watch for
2225                                  * underflows.
2226                                  */
2227                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2228                                                 pageblock_nr_pages,
2229                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2230                         }
2231
2232                         /*
2233                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2234                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2235                          * is doing the work and needs the pages. More
2236                          * importantly, if the block was always converted to
2237                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2238                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2239                          * may increase.
2240                          */
2241                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2242                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2243                                                                         NULL);
2244                         if (ret) {
2245                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2246                                 return ret;
2247                         }
2248                 }
2249                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2250         }
2251
2252         return false;
2253 }
2254
2255 /*
2256  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2257  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2258  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2259  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2260  *
2261  * The use of signed ints for order and current_order is a deliberate
2262  * deviation from the rest of this file, to make the for loop
2263  * condition simpler.
2264  */
2265 static __always_inline bool
2266 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, int order, int start_migratetype)
2267 {
2268         struct free_area *area;
2269         int current_order;
2270         struct page *page;
2271         int fallback_mt;
2272         bool can_steal;
2273
2274         /*
2275          * Find the largest available free page in the other list. This roughly
2276          * approximates finding the pageblock with the most free pages, which
2277          * would be too costly to do exactly.
2278          */
2279         for (current_order = MAX_ORDER - 1; current_order >= order;
2280                                 --current_order) {
2281                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2282                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2283                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2284                 if (fallback_mt == -1)
2285                         continue;
2286
2287                 /*
2288                  * We cannot steal all free pages from the pageblock and the
2289                  * requested migratetype is movable. In that case it's better to
2290                  * steal and split the smallest available page instead of the
2291                  * largest available page, because even if the next movable
2292                  * allocation falls back into a different pageblock than this
2293                  * one, it won't cause permanent fragmentation.
2294                  */
2295                 if (!can_steal && start_migratetype == MIGRATE_MOVABLE
2296                                         && current_order > order)
2297                         goto find_smallest;
2298
2299                 goto do_steal;
2300         }
2301
2302         return false;
2303
2304 find_smallest:
2305         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER;
2306                                                         current_order++) {
2307                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2308                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2309                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2310                 if (fallback_mt != -1)
2311                         break;
2312         }
2313
2314         /*
2315          * This should not happen - we already found a suitable fallback
2316          * when looking for the largest page.
2317          */
2318         VM_BUG_ON(current_order == MAX_ORDER);
2319
2320 do_steal:
2321         page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2322                                                         struct page, lru);
2323
2324         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype, can_steal);
2325
2326         trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2327                 start_migratetype, fallback_mt);
2328
2329         return true;
2330
2331 }
2332
2333 /*
2334  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2335  * Call me with the zone->lock already held.
2336  */
2337 static __always_inline struct page *
2338 __rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order, int migratetype)
2339 {
2340         struct page *page;
2341
2342 retry:
2343         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2344         if (unlikely(!page)) {
2345                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2346                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2347
2348                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2349                         goto retry;
2350         }
2351
2352         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2353         return page;
2354 }
2355
2356 /*
2357  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2358  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2359  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2360  */
2361 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2362                         unsigned long count, struct list_head *list,
2363                         int migratetype)
2364 {
2365         int i, alloced = 0;
2366
2367         spin_lock(&zone->lock);
2368         for (i = 0; i < count; ++i) {
2369                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2370                 if (unlikely(page == NULL))
2371                         break;
2372
2373                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2374                         continue;
2375
2376                 /*
2377                  * Split buddy pages returned by expand() are received here in
2378                  * physical page order. The page is added to the tail of
2379                  * caller's list. From the callers perspective, the linked list
2380                  * is ordered by page number under some conditions. This is
2381                  * useful for IO devices that can forward direction from the
2382                  * head, thus also in the physical page order. This is useful
2383                  * for IO devices that can merge IO requests if the physical
2384                  * pages are ordered properly.
2385                  */
2386                 list_add_tail(&page->lru, list);
2387                 alloced++;
2388                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2389                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2390                                               -(1 << order));
2391         }
2392
2393         /*
2394          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2395          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2396          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2397          * pages added to the pcp list.
2398          */
2399         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2400         spin_unlock(&zone->lock);
2401         return alloced;
2402 }
2403
2404 #ifdef CONFIG_NUMA
2405 /*
2406  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2407  * currently executing processor on remote nodes after they have
2408  * expired.
2409  *
2410  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2411  * a single processor.
2412  */
2413 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2414 {
2415         unsigned long flags;
2416         int to_drain, batch;
2417
2418         local_irq_save(flags);
2419         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2420         to_drain = min(pcp->count, batch);
2421         if (to_drain > 0) {
2422                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2423                 pcp->count -= to_drain;
2424         }
2425         local_irq_restore(flags);
2426 }
2427 #endif
2428
2429 /*
2430  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2431  *
2432  * The processor must either be the current processor and the
2433  * thread pinned to the current processor or a processor that
2434  * is not online.
2435  */
2436 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2437 {
2438         unsigned long flags;
2439         struct per_cpu_pageset *pset;
2440         struct per_cpu_pages *pcp;
2441
2442         local_irq_save(flags);
2443         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2444
2445         pcp = &pset->pcp;
2446         if (pcp->count) {
2447                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2448                 pcp->count = 0;
2449         }
2450         local_irq_restore(flags);
2451 }
2452
2453 /*
2454  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2455  *
2456  * The processor must either be the current processor and the
2457  * thread pinned to the current processor or a processor that
2458  * is not online.
2459  */
2460 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2461 {
2462         struct zone *zone;
2463
2464         for_each_populated_zone(zone) {
2465                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2466         }
2467 }
2468
2469 /*
2470  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2471  *
2472  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2473  * the single zone's pages.
2474  */
2475 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2476 {
2477         int cpu = smp_processor_id();
2478
2479         if (zone)
2480                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2481         else
2482                 drain_pages(cpu);
2483 }
2484
2485 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2486 {
2487         /*
2488          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2489          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2490          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2491          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2492          * a different one.
2493          */
2494         preempt_disable();
2495         drain_local_pages(NULL);
2496         preempt_enable();
2497 }
2498
2499 /*
2500  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2501  *
2502  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2503  *
2504  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2505  */
2506 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2507 {
2508         int cpu;
2509
2510         /*
2511          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2512          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2513          */
2514         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2515
2516         /*
2517          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2518          * initialized.
2519          */
2520         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2521                 return;
2522
2523         /*
2524          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2525          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2526          * the drain to be complete when the call returns.
2527          */
2528         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2529                 if (!zone)
2530                         return;
2531                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2532         }
2533
2534         /*
2535          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2536          * as offline notification will cause the notified
2537          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2538          * disables preemption as part of its processing
2539          */
2540         for_each_online_cpu(cpu) {
2541                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2542                 struct zone *z;
2543                 bool has_pcps = false;
2544
2545                 if (zone) {
2546                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2547                         if (pcp->pcp.count)
2548                                 has_pcps = true;
2549                 } else {
2550                         for_each_populated_zone(z) {
2551                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2552                                 if (pcp->pcp.count) {
2553                                         has_pcps = true;
2554                                         break;
2555                                 }
2556                         }
2557                 }
2558
2559                 if (has_pcps)
2560                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2561                 else
2562                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2563         }
2564
2565         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2566                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2567                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2568                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2569         }
2570         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2571                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2572
2573         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2574 }
2575
2576 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2577
2578 /*
2579  * Touch the watchdog for every WD_PAGE_COUNT pages.
2580  */
2581 #define WD_PAGE_COUNT   (128*1024)
2582
2583 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2584 {
2585         unsigned long pfn, max_zone_pfn, page_count = WD_PAGE_COUNT;
2586         unsigned long flags;
2587         unsigned int order, t;
2588         struct page *page;
2589
2590         if (zone_is_empty(zone))
2591                 return;
2592
2593         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2594
2595         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2596         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2597                 if (pfn_valid(pfn)) {
2598                         page = pfn_to_page(pfn);
2599
2600                         if (!--page_count) {
2601                                 touch_nmi_watchdog();
2602                                 page_count = WD_PAGE_COUNT;
2603                         }
2604
2605                         if (page_zone(page) != zone)
2606                                 continue;
2607
2608                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2609                                 swsusp_unset_page_free(page);
2610                 }
2611
2612         for_each_migratetype_order(order, t) {
2613                 list_for_each_entry(page,
2614                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2615                         unsigned long i;
2616
2617                         pfn = page_to_pfn(page);
2618                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++) {
2619                                 if (!--page_count) {
2620                                         touch_nmi_watchdog();
2621                                         page_count = WD_PAGE_COUNT;
2622                                 }
2623                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2624                         }
2625                 }
2626         }
2627         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2628 }
2629 #endif /* CONFIG_PM */
2630
2631 static bool free_unref_page_prepare(struct page *page, unsigned long pfn)
2632 {
2633         int migratetype;
2634
2635         if (!free_pcp_prepare(page))
2636                 return false;
2637
2638         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2639         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2640         return true;
2641 }
2642
2643 static void free_unref_page_commit(struct page *page, unsigned long pfn)
2644 {
2645         struct zone *zone = page_zone(page);
2646         struct per_cpu_pages *pcp;
2647         int migratetype;
2648
2649         migratetype = get_pcppage_migratetype(page);
2650         __count_vm_event(PGFREE);
2651
2652         /*
2653          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2654          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2655          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2656          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2657          * excessively into the page allocator
2658          */
2659         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2660                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2661                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2662                         return;
2663                 }
2664                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2665         }
2666
2667         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2668         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2669         pcp->count++;
2670         if (pcp->count >= pcp->high) {
2671                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2672                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2673                 pcp->count -= batch;
2674         }
2675 }
2676
2677 /*
2678  * Free a 0-order page
2679  */
2680 void free_unref_page(struct page *page)
2681 {
2682         unsigned long flags;
2683         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2684
2685         if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2686                 return;
2687
2688         local_irq_save(flags);
2689         free_unref_page_commit(page, pfn);
2690         local_irq_restore(flags);
2691 }
2692
2693 /*
2694  * Free a list of 0-order pages
2695  */
2696 void free_unref_page_list(struct list_head *list)
2697 {
2698         struct page *page, *next;
2699         unsigned long flags, pfn;
2700         int batch_count = 0;
2701
2702         /* Prepare pages for freeing */
2703         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2704                 pfn = page_to_pfn(page);
2705                 if (!free_unref_page_prepare(page, pfn))
2706                         list_del(&page->lru);
2707                 set_page_private(page, pfn);
2708         }
2709
2710         local_irq_save(flags);
2711         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2712                 unsigned long pfn = page_private(page);
2713
2714                 set_page_private(page, 0);
2715                 trace_mm_page_free_batched(page);
2716                 free_unref_page_commit(page, pfn);
2717
2718                 /*
2719                  * Guard against excessive IRQ disabled times when we get
2720                  * a large list of pages to free.
2721                  */
2722                 if (++batch_count == SWAP_CLUSTER_MAX) {
2723                         local_irq_restore(flags);
2724                         batch_count = 0;
2725                         local_irq_save(flags);
2726                 }
2727         }
2728         local_irq_restore(flags);
2729 }
2730
2731 /*
2732  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2733  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2734  * Each sub-page must be freed individually.
2735  *
2736  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2737  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2738  */
2739 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2740 {
2741         int i;
2742
2743         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2744         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2745
2746         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2747                 set_page_refcounted(page + i);
2748         split_page_owner(page, order);
2749 }
2750 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2751
2752 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2753 {
2754         unsigned long watermark;
2755         struct zone *zone;
2756         int mt;
2757
2758         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2759
2760         zone = page_zone(page);
2761         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2762
2763         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2764                 /*
2765                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2766                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2767                  * watermark, because we already know our high-order page
2768                  * exists.
2769                  */
2770                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2771                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2772                         return 0;
2773
2774                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2775         }
2776
2777         /* Remove page from free list */
2778         list_del(&page->lru);
2779         zone->free_area[order].nr_free--;
2780         rmv_page_order(page);
2781
2782         /*
2783          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2784          * pageblock
2785          */
2786         if (order >= pageblock_order - 1) {
2787                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2788                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2789                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2790                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2791                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2792                                 set_pageblock_migratetype(page,
2793                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2794                 }
2795         }
2796
2797
2798         return 1UL << order;
2799 }
2800
2801 /*
2802  * Update NUMA hit/miss statistics
2803  *
2804  * Must be called with interrupts disabled.
2805  */
2806 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2807 {
2808 #ifdef CONFIG_NUMA
2809         enum numa_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2810
2811         /* skip numa counters update if numa stats is disabled */
2812         if (!static_branch_likely(&vm_numa_stat_key))
2813                 return;
2814
2815         if (z->node != numa_node_id())
2816                 local_stat = NUMA_OTHER;
2817
2818         if (z->node == preferred_zone->node)
2819                 __inc_numa_state(z, NUMA_HIT);
2820         else {
2821                 __inc_numa_state(z, NUMA_MISS);
2822                 __inc_numa_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2823         }
2824         __inc_numa_state(z, local_stat);
2825 #endif
2826 }
2827
2828 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2829 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2830                         struct per_cpu_pages *pcp,
2831                         struct list_head *list)
2832 {
2833         struct page *page;
2834
2835         do {
2836                 if (list_empty(list)) {
2837                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2838                                         pcp->batch, list,
2839                                         migratetype);
2840                         if (unlikely(list_empty(list)))
2841                                 return NULL;
2842                 }
2843
2844                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2845                 list_del(&page->lru);
2846                 pcp->count--;
2847         } while (check_new_pcp(page));
2848
2849         return page;
2850 }
2851
2852 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2853 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2854                         struct zone *zone, unsigned int order,
2855                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2856 {
2857         struct per_cpu_pages *pcp;
2858         struct list_head *list;
2859         struct page *page;
2860         unsigned long flags;
2861
2862         local_irq_save(flags);
2863         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2864         list = &pcp->lists[migratetype];
2865         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, pcp, list);
2866         if (page) {
2867                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2868                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2869         }
2870         local_irq_restore(flags);
2871         return page;
2872 }
2873
2874 /*
2875  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2876  */
2877 static inline
2878 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2879                         struct zone *zone, unsigned int order,
2880                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2881                         int migratetype)
2882 {
2883         unsigned long flags;
2884         struct page *page;
2885
2886         if (likely(order == 0)) {
2887                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2888                                 gfp_flags, migratetype);
2889                 goto out;
2890         }
2891
2892         /*
2893          * We most definitely don't want callers attempting to
2894          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2895          */
2896         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2897         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2898
2899         do {
2900                 page = NULL;
2901                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2902                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2903                         if (page)
2904                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2905                 }
2906                 if (!page)
2907                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2908         } while (page && check_new_pages(page, order));
2909         spin_unlock(&zone->lock);
2910         if (!page)
2911                 goto failed;
2912         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2913                                   get_pcppage_migratetype(page));
2914
2915         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2916         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2917         local_irq_restore(flags);
2918
2919 out:
2920         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2921         return page;
2922
2923 failed:
2924         local_irq_restore(flags);
2925         return NULL;
2926 }
2927
2928 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2929
2930 static struct {
2931         struct fault_attr attr;
2932
2933         bool ignore_gfp_highmem;
2934         bool ignore_gfp_reclaim;
2935         u32 min_order;
2936 } fail_page_alloc = {
2937         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2938         .ignore_gfp_reclaim = true,
2939         .ignore_gfp_highmem = true,
2940         .min_order = 1,
2941 };
2942
2943 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2944 {
2945         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2946 }
2947 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2948
2949 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2950 {
2951         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2952                 return false;
2953         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2954                 return false;
2955         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2956                 return false;
2957         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2958                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2959                 return false;
2960
2961         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2962 }
2963
2964 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2965
2966 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2967 {
2968         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2969         struct dentry *dir;
2970
2971         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2972                                         &fail_page_alloc.attr);
2973         if (IS_ERR(dir))
2974                 return PTR_ERR(dir);
2975
2976         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2977                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2978                 goto fail;
2979         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2980                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2981                 goto fail;
2982         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2983                                 &fail_page_alloc.min_order))
2984                 goto fail;
2985
2986         return 0;
2987 fail:
2988         debugfs_remove_recursive(dir);
2989
2990         return -ENOMEM;
2991 }
2992
2993 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2994
2995 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2996
2997 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2998
2999 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3000 {
3001         return false;
3002 }
3003
3004 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
3005
3006 /*
3007  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
3008  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
3009  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
3010  * to check in the allocation paths if no pages are free.
3011  */
3012 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3013                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
3014                          long free_pages)
3015 {
3016         long min = mark;
3017         int o;
3018         const bool alloc_harder = (alloc_flags & (ALLOC_HARDER|ALLOC_OOM));
3019
3020         /* free_pages may go negative - that's OK */
3021         free_pages -= (1 << order) - 1;
3022
3023         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
3024                 min -= min / 2;
3025
3026         /*
3027          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
3028          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
3029          * atomic reserve but it avoids a search.
3030          */
3031         if (likely(!alloc_harder)) {
3032                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
3033         } else {
3034                 /*
3035                  * OOM victims can try even harder than normal ALLOC_HARDER
3036                  * users on the grounds that it's definitely going to be in
3037                  * the exit path shortly and free memory. Any allocation it
3038                  * makes during the free path will be small and short-lived.
3039                  */
3040                 if (alloc_flags & ALLOC_OOM)
3041                         min -= min / 2;
3042                 else
3043                         min -= min / 4;
3044         }
3045
3046
3047 #ifdef CONFIG_CMA
3048         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3049         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3050                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3051 #endif
3052
3053         /*
3054          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
3055          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
3056          * even if a suitable page happened to be free.
3057          */
3058         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3059                 return false;
3060
3061         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
3062         if (!order)
3063                 return true;
3064
3065         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
3066         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
3067                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
3068                 int mt;
3069
3070                 if (!area->nr_free)
3071                         continue;
3072
3073                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
3074                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
3075                                 return true;
3076                 }
3077
3078 #ifdef CONFIG_CMA
3079                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
3080                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
3081                         return true;
3082                 }
3083 #endif
3084                 if (alloc_harder &&
3085                         !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC]))
3086                         return true;
3087         }
3088         return false;
3089 }
3090
3091 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
3092                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3093 {
3094         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3095                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
3096 }
3097
3098 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
3099                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
3100 {
3101         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3102         long cma_pages = 0;
3103
3104 #ifdef CONFIG_CMA
3105         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
3106         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
3107                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
3108 #endif
3109
3110         /*
3111          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
3112          * need to be calculated. There is a corner case where the check
3113          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
3114          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
3115          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
3116          */
3117         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
3118                 return true;
3119
3120         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
3121                                         free_pages);
3122 }
3123
3124 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
3125                         unsigned long mark, int classzone_idx)
3126 {
3127         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
3128
3129         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
3130                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
3131
3132         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
3133                                                                 free_pages);
3134 }
3135
3136 #ifdef CONFIG_NUMA
3137 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3138 {
3139         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3140                                 RECLAIM_DISTANCE;
3141 }
3142 #else   /* CONFIG_NUMA */
3143 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3144 {
3145         return true;
3146 }
3147 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3148
3149 /*
3150  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3151  * a page.
3152  */
3153 static struct page *
3154 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3155                                                 const struct alloc_context *ac)
3156 {
3157         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3158         struct zone *zone;
3159         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3160
3161         /*
3162          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3163          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3164          */
3165         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3166                                                                 ac->nodemask) {
3167                 struct page *page;
3168                 unsigned long mark;
3169
3170                 if (cpusets_enabled() &&
3171                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3172                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3173                                 continue;
3174                 /*
3175                  * When allocating a page cache page for writing, we
3176                  * want to get it from a node that is within its dirty
3177                  * limit, such that no single node holds more than its
3178                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3179                  * The dirty limits take into account the node's
3180                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3181                  * should be able to balance it without having to
3182                  * write pages from its LRU list.
3183                  *
3184                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3185                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3186                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3187                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3188                  * nodes are together not big enough to reach the
3189                  * global limit.  The proper fix for these situations
3190                  * will require awareness of nodes in the
3191                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3192                  */
3193                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3194                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3195                                 continue;
3196
3197                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3198                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3199                                 continue;
3200                         }
3201                 }
3202
3203                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3204                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3205                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3206                         int ret;
3207
3208                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3209                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3210                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3211                                 goto try_this_zone;
3212
3213                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3214                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3215                                 continue;
3216
3217                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3218                         switch (ret) {
3219                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3220                                 /* did not scan */
3221                                 continue;
3222                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3223                                 /* scanned but unreclaimable */
3224                                 continue;
3225                         default:
3226                                 /* did we reclaim enough */
3227                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3228                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3229                                         goto try_this_zone;
3230
3231                                 continue;
3232                         }
3233                 }
3234
3235 try_this_zone:
3236                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3237                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3238                 if (page) {
3239                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3240
3241                         /*
3242                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3243                          * if the pageblock should be reserved for the future
3244                          */
3245                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3246                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3247
3248                         return page;
3249                 }
3250         }
3251
3252         return NULL;
3253 }
3254
3255 /*
3256  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3257  * meminfo in irq context.
3258  */
3259 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3260 {
3261         bool ret = false;
3262
3263 #if NODES_SHIFT > 8
3264         ret = in_interrupt();
3265 #endif
3266         return ret;
3267 }
3268
3269 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3270 {
3271         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3272         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3273
3274         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3275                 return;
3276
3277         /*
3278          * This documents exceptions given to allocations in certain
3279          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3280          * of allowed nodes.
3281          */
3282         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3283                 if (tsk_is_oom_victim(current) ||
3284                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3285                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3286         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3287                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3288
3289         show_mem(filter, nodemask);
3290 }
3291
3292 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3293 {
3294         struct va_format vaf;
3295         va_list args;
3296         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3297                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3298
3299         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3300                 return;
3301
3302         va_start(args, fmt);
3303         vaf.fmt = fmt;
3304         vaf.va = &args;
3305         pr_warn("%s: %pV, mode:%#x(%pGg), nodemask=%*pbl\n",
3306                         current->comm, &vaf, gfp_mask, &gfp_mask,
3307                         nodemask_pr_args(nodemask));
3308         va_end(args);
3309
3310         cpuset_print_current_mems_allowed();
3311
3312         dump_stack();
3313         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3314 }
3315
3316 static inline struct page *
3317 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3318                               unsigned int alloc_flags,
3319                               const struct alloc_context *ac)
3320 {
3321         struct page *page;
3322
3323         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3324                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3325         /*
3326          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3327          * are depleted
3328          */
3329         if (!page)
3330                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3331                                 alloc_flags, ac);
3332
3333         return page;
3334 }
3335
3336 static inline struct page *
3337 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3338         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3339 {
3340         struct oom_control oc = {
3341                 .zonelist = ac->zonelist,
3342                 .nodemask = ac->nodemask,
3343                 .memcg = NULL,
3344                 .gfp_mask = gfp_mask,
3345                 .order = order,
3346         };
3347         struct page *page;
3348
3349         *did_some_progress = 0;
3350
3351         /*
3352          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3353          * making progress for us.
3354          */
3355         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3356                 *did_some_progress = 1;
3357                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3358                 return NULL;
3359         }
3360
3361         /*
3362          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3363          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3364          * we're still under heavy pressure. But make sure that this reclaim
3365          * attempt shall not depend on __GFP_DIRECT_RECLAIM && !__GFP_NORETRY
3366          * allocation which will never fail due to oom_lock already held.
3367          */
3368         page = get_page_from_freelist((gfp_mask | __GFP_HARDWALL) &
3369                                       ~__GFP_DIRECT_RECLAIM, order,
3370                                       ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3371         if (page)
3372                 goto out;
3373
3374         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3375         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3376                 goto out;
3377         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3378         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3379                 goto out;
3380         /*
3381          * We have already exhausted all our reclaim opportunities without any
3382          * success so it is time to admit defeat. We will skip the OOM killer
3383          * because it is very likely that the caller has a more reasonable
3384          * fallback than shooting a random task.
3385          */
3386         if (gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL)
3387                 goto out;
3388         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3389         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3390                 goto out;
3391         if (pm_suspended_storage())
3392                 goto out;
3393         /*
3394          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3395          * other request to make a forward progress.
3396          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3397          * do much for this context but let's try it to at least get
3398          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3399          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3400          * failures more gracefully we should just bail out here.
3401          */
3402
3403         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3404         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3405                 goto out;
3406
3407         /* Exhausted what can be done so it's blame time */
3408         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3409                 *did_some_progress = 1;
3410
3411                 /*
3412                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3413                  * reserves
3414                  */
3415                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3416                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3417                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3418         }
3419 out:
3420         mutex_unlock(&oom_lock);
3421         return page;
3422 }
3423
3424 /*
3425  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3426  * killer is consider as the only way to move forward.
3427  */
3428 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3429
3430 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3431 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3432 static struct page *
3433 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3434                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3435                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3436 {
3437         struct page *page;
3438         unsigned int noreclaim_flag;
3439
3440         if (!order)
3441                 return NULL;
3442
3443         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3444         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3445                                                                         prio);
3446         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3447
3448         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3449                 return NULL;
3450
3451         /*
3452          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3453          * count a compaction stall
3454          */
3455         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3456
3457         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3458
3459         if (page) {
3460                 struct zone *zone = page_zone(page);
3461
3462                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3463                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3464                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3465                 return page;
3466         }
3467
3468         /*
3469          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3470          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3471          */
3472         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3473
3474         cond_resched();
3475
3476         return NULL;
3477 }
3478
3479 static inline bool
3480 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3481                      enum compact_result compact_result,
3482                      enum compact_priority *compact_priority,
3483                      int *compaction_retries)
3484 {
3485         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3486         int min_priority;
3487         bool ret = false;
3488         int retries = *compaction_retries;
3489         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3490
3491         if (!order)
3492                 return false;
3493
3494         if (compaction_made_progress(compact_result))
3495                 (*compaction_retries)++;
3496
3497         /*
3498          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3499          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3500          * failure could be caused by insufficient priority
3501          */
3502         if (compaction_failed(compact_result))
3503                 goto check_priority;
3504
3505         /*
3506          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3507          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3508          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3509          * compaction.
3510          */
3511         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3512                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3513                 goto out;
3514         }
3515
3516         /*
3517          * !costly requests are much more important than __GFP_RETRY_MAYFAIL
3518          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3519          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3520          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3521          * would need much more detailed feedback from compaction to
3522          * make a better decision.
3523          */
3524         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3525                 max_retries /= 4;
3526         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3527                 ret = true;
3528                 goto out;
3529         }
3530
3531         /*
3532          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3533          * all retries or failed at the lower priorities.
3534          */
3535 check_priority:
3536         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3537                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3538
3539         if (*compact_priority > min_priority) {
3540                 (*compact_priority)--;
3541                 *compaction_retries = 0;
3542                 ret = true;
3543         }
3544 out:
3545         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3546         return ret;
3547 }
3548 #else
3549 static inline struct page *
3550 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3551                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3552                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3553 {
3554         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3555         return NULL;
3556 }
3557
3558 static inline bool
3559 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3560                      enum compact_result compact_result,
3561                      enum compact_priority *compact_priority,
3562                      int *compaction_retries)
3563 {
3564         struct zone *zone;
3565         struct zoneref *z;
3566
3567         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3568                 return false;
3569
3570         /*
3571          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3572          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3573          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3574          * watermarks are OK.
3575          */
3576         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3577                                         ac->nodemask) {
3578                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3579                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3580                         return true;
3581         }
3582         return false;
3583 }
3584 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3585
3586 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
3587 struct lockdep_map __fs_reclaim_map =
3588         STATIC_LOCKDEP_MAP_INIT("fs_reclaim", &__fs_reclaim_map);
3589
3590 static bool __need_fs_reclaim(gfp_t gfp_mask)
3591 {
3592         gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
3593
3594         /* no reclaim without waiting on it */
3595         if (!(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3596                 return false;
3597
3598         /* this guy won't enter reclaim */
3599         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3600                 return false;
3601
3602         /* We're only interested __GFP_FS allocations for now */
3603         if (!(gfp_mask & __GFP_FS))
3604                 return false;
3605
3606         if (gfp_mask & __GFP_NOLOCKDEP)
3607                 return false;
3608
3609         return true;
3610 }
3611
3612 void fs_reclaim_acquire(gfp_t gfp_mask)
3613 {
3614         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3615                 lock_map_acquire(&__fs_reclaim_map);
3616 }
3617 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_acquire);
3618
3619 void fs_reclaim_release(gfp_t gfp_mask)
3620 {
3621         if (__need_fs_reclaim(gfp_mask))
3622                 lock_map_release(&__fs_reclaim_map);
3623 }
3624 EXPORT_SYMBOL_GPL(fs_reclaim_release);
3625 #endif
3626
3627 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3628 static int
3629 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3630                                         const struct alloc_context *ac)
3631 {
3632         struct reclaim_state reclaim_state;
3633         int progress;
3634         unsigned int noreclaim_flag;
3635
3636         cond_resched();
3637
3638         /* We now go into synchronous reclaim */
3639         cpuset_memory_pressure_bump();
3640         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3641         fs_reclaim_acquire(gfp_mask);
3642         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3643         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3644
3645         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3646                                                                 ac->nodemask);
3647
3648         current->reclaim_state = NULL;
3649         fs_reclaim_release(gfp_mask);
3650         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3651
3652         cond_resched();
3653
3654         return progress;
3655 }
3656
3657 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3658 static inline struct page *
3659 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3660                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3661                 unsigned long *did_some_progress)
3662 {
3663         struct page *page = NULL;
3664         bool drained = false;
3665
3666         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3667         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3668                 return NULL;
3669
3670 retry:
3671         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3672
3673         /*
3674          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3675          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3676          * Shrink them them and try again
3677          */
3678         if (!page && !drained) {
3679                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3680                 drain_all_pages(NULL);
3681                 drained = true;
3682                 goto retry;
3683         }
3684
3685         return page;
3686 }
3687
3688 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3689 {
3690         struct zoneref *z;
3691         struct zone *zone;
3692         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3693
3694         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3695                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3696                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3697                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3698                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3699         }
3700 }
3701
3702 static inline unsigned int
3703 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3704 {
3705         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3706
3707         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3708         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3709
3710         /*
3711          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3712          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3713          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3714          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3715          */
3716         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3717
3718         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3719                 /*
3720                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3721                  * if it can't schedule.
3722                  */
3723                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3724                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3725                 /*
3726                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3727                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3728                  */
3729                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3730         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3731                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3732
3733 #ifdef CONFIG_CMA
3734         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3735                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3736 #endif
3737         return alloc_flags;
3738 }
3739
3740 static bool oom_reserves_allowed(struct task_struct *tsk)
3741 {
3742         if (!tsk_is_oom_victim(tsk))
3743                 return false;
3744
3745         /*
3746          * !MMU doesn't have oom reaper so give access to memory reserves
3747          * only to the thread with TIF_MEMDIE set
3748          */
3749         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MMU) && !test_thread_flag(TIF_MEMDIE))
3750                 return false;
3751
3752         return true;
3753 }
3754
3755 /*
3756  * Distinguish requests which really need access to full memory
3757  * reserves from oom victims which can live with a portion of it
3758  */
3759 static inline int __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3760 {
3761         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3762                 return 0;
3763         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3764                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3765         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3766                 return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3767         if (!in_interrupt()) {
3768                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3769                         return ALLOC_NO_WATERMARKS;
3770                 else if (oom_reserves_allowed(current))
3771                         return ALLOC_OOM;
3772         }
3773
3774         return 0;
3775 }
3776
3777 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3778 {
3779         return !!__gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
3780 }
3781
3782 /*
3783  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3784  * for the given allocation request.
3785  *
3786  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3787  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3788  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3789  *
3790  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3791  */
3792 static inline bool
3793 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3794                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3795                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3796 {
3797         struct zone *zone;
3798         struct zoneref *z;
3799
3800         /*
3801          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3802          * their order will become available due to high fragmentation so
3803          * always increment the no progress counter for them
3804          */
3805         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3806                 *no_progress_loops = 0;
3807         else
3808                 (*no_progress_loops)++;
3809
3810         /*
3811          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3812          * several times in the row.
3813          */
3814         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3815                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3816                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3817         }
3818
3819         /*
3820          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3821          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3822          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3823          * screwed and have to go OOM.
3824          */
3825         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3826                                         ac->nodemask) {
3827                 unsigned long available;
3828                 unsigned long reclaimable;
3829                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3830                 bool wmark;
3831
3832                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3833                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3834
3835                 /*
3836                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3837                  * reclaimable pages?
3838                  */
3839                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3840                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3841                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3842                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3843                 if (wmark) {
3844                         /*
3845                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3846                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3847                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3848                          * prevent from pre mature OOM
3849                          */
3850                         if (!did_some_progress) {
3851                                 unsigned long write_pending;
3852
3853                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3854                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3855
3856                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3857                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3858                                         return true;
3859                                 }
3860                         }
3861
3862                         /*
3863                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3864                          * context and the current implementation of the WQ
3865                          * concurrency control doesn't recognize that
3866                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3867                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3868                          * do a short sleep here rather than calling
3869                          * cond_resched().
3870                          */
3871                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3872                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3873                         else
3874                                 cond_resched();
3875
3876                         return true;
3877                 }
3878         }
3879
3880         return false;
3881 }
3882
3883 static inline bool
3884 check_retry_cpuset(int cpuset_mems_cookie, struct alloc_context *ac)
3885 {
3886         /*
3887          * It's possible that cpuset's mems_allowed and the nodemask from
3888          * mempolicy don't intersect. This should be normally dealt with by
3889          * policy_nodemask(), but it's possible to race with cpuset update in
3890          * such a way the check therein was true, and then it became false
3891          * before we got our cpuset_mems_cookie here.
3892          * This assumes that for all allocations, ac->nodemask can come only
3893          * from MPOL_BIND mempolicy (whose documented semantics is to be ignored
3894          * when it does not intersect with the cpuset restrictions) or the
3895          * caller can deal with a violated nodemask.
3896          */
3897         if (cpusets_enabled() && ac->nodemask &&
3898                         !cpuset_nodemask_valid_mems_allowed(ac->nodemask)) {
3899                 ac->nodemask = NULL;
3900                 return true;
3901         }
3902
3903         /*
3904          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3905          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3906          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3907          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3908          * retry.
3909          */
3910         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3911                 return true;
3912
3913         return false;
3914 }
3915
3916 static inline struct page *
3917 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3918                                                 struct alloc_context *ac)
3919 {
3920         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3921         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3922         struct page *page = NULL;
3923         unsigned int alloc_flags;
3924         unsigned long did_some_progress;
3925         enum compact_priority compact_priority;
3926         enum compact_result compact_result;
3927         int compaction_retries;
3928         int no_progress_loops;
3929         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3930         int reserve_flags;
3931
3932         /*
3933          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3934          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3935          * be using allocators in order of preference for an area that is
3936          * too large.
3937          */
3938         if (order >= MAX_ORDER) {
3939                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3940                 return NULL;
3941         }
3942
3943         /*
3944          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3945          * callers that are not in atomic context.
3946          */
3947         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3948                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3949                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3950
3951 retry_cpuset:
3952         compaction_retries = 0;
3953         no_progress_loops = 0;
3954         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3955         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3956
3957         /*
3958          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3959          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3960          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3961          */
3962         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3963
3964         /*
3965          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3966          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3967          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3968          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3969          */
3970         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3971                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3972         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3973                 goto nopage;
3974
3975         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3976                 wake_all_kswapds(order, ac);
3977
3978         /*
3979          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3980          * that first
3981          */
3982         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3983         if (page)
3984                 goto got_pg;
3985
3986         /*
3987          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3988          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3989          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3990          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3991          * same migratetype.
3992          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3993          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3994          */
3995         if (can_direct_reclaim &&
3996                         (costly_order ||
3997                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3998                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3999                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
4000                                                 alloc_flags, ac,
4001                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
4002                                                 &compact_result);
4003                 if (page)
4004                         goto got_pg;
4005
4006                 /*
4007                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
4008                  * includes THP page fault allocations
4009                  */
4010                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
4011                         /*
4012                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
4013                          * it is because sync compaction recently failed. If
4014                          * this is the case and the caller requested a THP
4015                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
4016                          * system, so we fail the allocation instead of entering
4017                          * direct reclaim.
4018                          */
4019                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
4020                                 goto nopage;
4021
4022                         /*
4023                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
4024                          * sync compaction could be very expensive, so keep
4025                          * using async compaction.
4026                          */
4027                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
4028                 }
4029         }
4030
4031 retry:
4032         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
4033         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
4034                 wake_all_kswapds(order, ac);
4035
4036         reserve_flags = __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);
4037         if (reserve_flags)
4038                 alloc_flags = reserve_flags;
4039
4040         /*
4041          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
4042          * These allocations are high priority and system rather than user
4043          * orientated.
4044          */
4045         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {
4046                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
4047                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
4048                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4049         }
4050
4051         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
4052         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
4053         if (page)
4054                 goto got_pg;
4055
4056         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
4057         if (!can_direct_reclaim)
4058                 goto nopage;
4059
4060         /* Avoid recursion of direct reclaim */
4061         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
4062                 goto nopage;
4063
4064         /* Try direct reclaim and then allocating */
4065         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4066                                                         &did_some_progress);
4067         if (page)
4068                 goto got_pg;
4069
4070         /* Try direct compaction and then allocating */
4071         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
4072                                         compact_priority, &compact_result);
4073         if (page)
4074                 goto got_pg;
4075
4076         /* Do not loop if specifically requested */
4077         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
4078                 goto nopage;
4079
4080         /*
4081          * Do not retry costly high order allocations unless they are
4082          * __GFP_RETRY_MAYFAIL
4083          */
4084         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL))
4085                 goto nopage;
4086
4087         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
4088                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
4089                 goto retry;
4090
4091         /*
4092          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
4093          * reclaim is not able to make any progress because the current
4094          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
4095          * of free memory (see __compaction_suitable)
4096          */
4097         if (did_some_progress > 0 &&
4098                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
4099                                 compact_result, &compact_priority,
4100                                 &compaction_retries))
4101                 goto retry;
4102
4103
4104         /* Deal with possible cpuset update races before we start OOM killing */
4105         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4106                 goto retry_cpuset;
4107
4108         /* Reclaim has failed us, start killing things */
4109         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
4110         if (page)
4111                 goto got_pg;
4112
4113         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
4114         if (tsk_is_oom_victim(current) &&
4115             (alloc_flags == ALLOC_OOM ||
4116              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
4117                 goto nopage;
4118
4119         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
4120         if (did_some_progress) {
4121                 no_progress_loops = 0;
4122                 goto retry;
4123         }
4124
4125 nopage:
4126         /* Deal with possible cpuset update races before we fail */
4127         if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))
4128                 goto retry_cpuset;
4129
4130         /*
4131          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
4132          * we always retry
4133          */
4134         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
4135                 /*
4136                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
4137                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
4138                  */
4139                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
4140                         goto fail;
4141
4142                 /*
4143                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
4144                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting