]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
13cf4c665321ef718259c42a8dec14d31f4000c8
[karo-tx-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/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.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 <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69 #include <asm/div64.h>
70 #include "internal.h"
71
72 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
73 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
74 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
75
76 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
77 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
79 #endif
80
81 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
82 /*
83  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
84  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
85  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
86  * defined in <linux/topology.h>.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
89 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
90 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
91 #endif
92
93 /*
94  * Array of node states.
95  */
96 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
97         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
98         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
105         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif
107         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
108 #endif  /* NUMA */
109 };
110 EXPORT_SYMBOL(node_states);
111
112 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
113 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
114
115 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 /*
123  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
124  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
125  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
126  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
127  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
128  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
129  */
130 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
131 {
132         return page->index;
133 }
134
135 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
136 {
137         page->index = migratetype;
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
141 /*
142  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
143  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
144  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
145  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
146  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
147  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
148  */
149
150 static gfp_t saved_gfp_mask;
151
152 void pm_restore_gfp_mask(void)
153 {
154         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
155         if (saved_gfp_mask) {
156                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
157                 saved_gfp_mask = 0;
158         }
159 }
160
161 void pm_restrict_gfp_mask(void)
162 {
163         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
164         WARN_ON(saved_gfp_mask);
165         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
166         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
167 }
168
169 bool pm_suspended_storage(void)
170 {
171         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
172                 return false;
173         return true;
174 }
175 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
176
177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
178 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
179 #endif
180
181 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
182
183 /*
184  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
185  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
186  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
187  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
188  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
189  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
190  *
191  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
192  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
193  */
194 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          256,
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          256,
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          32,
203 #endif
204          32,
205 };
206
207 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
208
209 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
211          "DMA",
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214          "DMA32",
215 #endif
216          "Normal",
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218          "HighMem",
219 #endif
220          "Movable",
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
222          "Device",
223 #endif
224 };
225
226 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
227         "Unmovable",
228         "Movable",
229         "Reclaimable",
230         "HighAtomic",
231 #ifdef CONFIG_CMA
232         "CMA",
233 #endif
234 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
235         "Isolate",
236 #endif
237 };
238
239 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
240         NULL,
241         free_compound_page,
242 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
243         free_huge_page,
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
246         free_transhuge_page,
247 #endif
248 };
249
250 int min_free_kbytes = 1024;
251 int user_min_free_kbytes = -1;
252 int watermark_scale_factor = 10;
253
254 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
255 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
256 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
257
258 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
259 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
260 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
261 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
262 static unsigned long __initdata required_movablecore;
263 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
264 static bool mirrored_kernelcore;
265
266 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
267 int movable_zone;
268 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
269 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
270
271 #if MAX_NUMNODES > 1
272 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
273 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
274 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
275 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
276 #endif
277
278 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
279
280 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
281 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
282 {
283         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
284 }
285
286 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
287 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
288 {
289         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
290
291         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
292                 return true;
293
294         return false;
295 }
296
297 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
298 {
299         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
300                 return true;
301
302         return false;
303 }
304
305 /*
306  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
307  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
308  */
309 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
310                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
311                                 unsigned long *nr_initialised)
312 {
313         unsigned long max_initialise;
314
315         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
316         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
317                 return true;
318         /*
319          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
320          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
321          */
322         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
323                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
324
325         (*nr_initialised)++;
326         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
327             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
328                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
329                 return false;
330         }
331
332         return true;
333 }
334 #else
335 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
336 {
337 }
338
339 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
340 {
341         return false;
342 }
343
344 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
345 {
346         return false;
347 }
348
349 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
350                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
351                                 unsigned long *nr_initialised)
352 {
353         return true;
354 }
355 #endif
356
357 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
358 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
359                                                         unsigned long pfn)
360 {
361 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
362         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
363 #else
364         return page_zone(page)->pageblock_flags;
365 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
366 }
367
368 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
369 {
370 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
371         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
372         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
373 #else
374         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
375         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
376 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
377 }
378
379 /**
380  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
381  * @page: The page within the block of interest
382  * @pfn: The target page frame number
383  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
384  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
385  *
386  * Return: pageblock_bits flags
387  */
388 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
389                                         unsigned long pfn,
390                                         unsigned long end_bitidx,
391                                         unsigned long mask)
392 {
393         unsigned long *bitmap;
394         unsigned long bitidx, word_bitidx;
395         unsigned long word;
396
397         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
398         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
399         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
400         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
401
402         word = bitmap[word_bitidx];
403         bitidx += end_bitidx;
404         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
405 }
406
407 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
408                                         unsigned long end_bitidx,
409                                         unsigned long mask)
410 {
411         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
412 }
413
414 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
415 {
416         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
417 }
418
419 /**
420  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
421  * @page: The page within the block of interest
422  * @flags: The flags to set
423  * @pfn: The target page frame number
424  * @end_bitidx: The last bit of interest
425  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
426  */
427 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
428                                         unsigned long pfn,
429                                         unsigned long end_bitidx,
430                                         unsigned long mask)
431 {
432         unsigned long *bitmap;
433         unsigned long bitidx, word_bitidx;
434         unsigned long old_word, word;
435
436         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
437
438         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
439         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
440         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
441         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
442
443         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
444
445         bitidx += end_bitidx;
446         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
447         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
448
449         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
450         for (;;) {
451                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
452                 if (word == old_word)
453                         break;
454                 word = old_word;
455         }
456 }
457
458 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
459 {
460         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
461                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
462                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
463
464         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
465                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
466 }
467
468 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
469 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
470 {
471         int ret = 0;
472         unsigned seq;
473         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
474         unsigned long sp, start_pfn;
475
476         do {
477                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
478                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
479                 sp = zone->spanned_pages;
480                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
481                         ret = 1;
482         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
483
484         if (ret)
485                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
486                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
487                         start_pfn, start_pfn + sp);
488
489         return ret;
490 }
491
492 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
493 {
494         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
495                 return 0;
496         if (zone != page_zone(page))
497                 return 0;
498
499         return 1;
500 }
501 /*
502  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
503  */
504 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
505 {
506         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
507                 return 1;
508         if (!page_is_consistent(zone, page))
509                 return 1;
510
511         return 0;
512 }
513 #else
514 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
515 {
516         return 0;
517 }
518 #endif
519
520 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
521                 unsigned long bad_flags)
522 {
523         static unsigned long resume;
524         static unsigned long nr_shown;
525         static unsigned long nr_unshown;
526
527         /*
528          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
529          * or allow a steady drip of one report per second.
530          */
531         if (nr_shown == 60) {
532                 if (time_before(jiffies, resume)) {
533                         nr_unshown++;
534                         goto out;
535                 }
536                 if (nr_unshown) {
537                         pr_alert(
538                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
539                                 nr_unshown);
540                         nr_unshown = 0;
541                 }
542                 nr_shown = 0;
543         }
544         if (nr_shown++ == 0)
545                 resume = jiffies + 60 * HZ;
546
547         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
548                 current->comm, page_to_pfn(page));
549         __dump_page(page, reason);
550         bad_flags &= page->flags;
551         if (bad_flags)
552                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
553                                                 bad_flags, &bad_flags);
554         dump_page_owner(page);
555
556         print_modules();
557         dump_stack();
558 out:
559         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
560         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
561         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
562 }
563
564 /*
565  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
566  *
567  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
568  *
569  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
570  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
571  *
572  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
573  * page destructors. See compound_page_dtors.
574  *
575  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
576  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
577  */
578
579 void free_compound_page(struct page *page)
580 {
581         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
582 }
583
584 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
585 {
586         int i;
587         int nr_pages = 1 << order;
588
589         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
590         set_compound_order(page, order);
591         __SetPageHead(page);
592         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
593                 struct page *p = page + i;
594                 set_page_count(p, 0);
595                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
596                 set_compound_head(p, page);
597         }
598         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
599 }
600
601 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
602 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
603 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
604                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
605 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
606 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
607
608 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
609 {
610         if (!buf)
611                 return -EINVAL;
612         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
613 }
614 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
615
616 static bool need_debug_guardpage(void)
617 {
618         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
619         if (!debug_pagealloc_enabled())
620                 return false;
621
622         return true;
623 }
624
625 static void init_debug_guardpage(void)
626 {
627         if (!debug_pagealloc_enabled())
628                 return;
629
630         _debug_guardpage_enabled = true;
631 }
632
633 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
634         .need = need_debug_guardpage,
635         .init = init_debug_guardpage,
636 };
637
638 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
639 {
640         unsigned long res;
641
642         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
643                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
644                 return 0;
645         }
646         _debug_guardpage_minorder = res;
647         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
648         return 0;
649 }
650 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
651
652 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
653                                 unsigned int order, int migratetype)
654 {
655         struct page_ext *page_ext;
656
657         if (!debug_guardpage_enabled())
658                 return;
659
660         page_ext = lookup_page_ext(page);
661         if (unlikely(!page_ext))
662                 return;
663
664         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
665
666         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
667         set_page_private(page, order);
668         /* Guard pages are not available for any usage */
669         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
670 }
671
672 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
673                                 unsigned int order, int migratetype)
674 {
675         struct page_ext *page_ext;
676
677         if (!debug_guardpage_enabled())
678                 return;
679
680         page_ext = lookup_page_ext(page);
681         if (unlikely(!page_ext))
682                 return;
683
684         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
685
686         set_page_private(page, 0);
687         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
688                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
689 }
690 #else
691 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
692 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
693                                 unsigned int order, int migratetype) {}
694 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
695                                 unsigned int order, int migratetype) {}
696 #endif
697
698 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
699 {
700         set_page_private(page, order);
701         __SetPageBuddy(page);
702 }
703
704 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
705 {
706         __ClearPageBuddy(page);
707         set_page_private(page, 0);
708 }
709
710 /*
711  * This function checks whether a page is free && is the buddy
712  * we can do coalesce a page and its buddy if
713  * (a) the buddy is not in a hole &&
714  * (b) the buddy is in the buddy system &&
715  * (c) a page and its buddy have the same order &&
716  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
717  *
718  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
719  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
720  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
721  * serialized by zone->lock.
722  *
723  * For recording page's order, we use page_private(page).
724  */
725 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
726                                                         unsigned int order)
727 {
728         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
729                 return 0;
730
731         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
732                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
733                         return 0;
734
735                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
736
737                 return 1;
738         }
739
740         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
741                 /*
742                  * zone check is done late to avoid uselessly
743                  * calculating zone/node ids for pages that could
744                  * never merge.
745                  */
746                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
747                         return 0;
748
749                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
750
751                 return 1;
752         }
753         return 0;
754 }
755
756 /*
757  * Freeing function for a buddy system allocator.
758  *
759  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
760  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
761  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
762  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
763  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
764  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
765  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
766  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
767  * parts of the VM system.
768  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
769  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
770  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
771  * field.
772  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
773  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
774  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
775  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
776  * triggers coalescing into a block of larger size.
777  *
778  * -- nyc
779  */
780
781 static inline void __free_one_page(struct page *page,
782                 unsigned long pfn,
783                 struct zone *zone, unsigned int order,
784                 int migratetype)
785 {
786         unsigned long page_idx;
787         unsigned long combined_idx;
788         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
789         struct page *buddy;
790         unsigned int max_order;
791
792         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
793
794         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
795         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
796
797         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
798         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
799                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
800
801         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
802
803         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
804         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
805
806 continue_merging:
807         while (order < max_order - 1) {
808                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
809                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
810                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
811                         goto done_merging;
812                 /*
813                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
814                  * merge with it and move up one order.
815                  */
816                 if (page_is_guard(buddy)) {
817                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
818                 } else {
819                         list_del(&buddy->lru);
820                         zone->free_area[order].nr_free--;
821                         rmv_page_order(buddy);
822                 }
823                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
824                 page = page + (combined_idx - page_idx);
825                 page_idx = combined_idx;
826                 order++;
827         }
828         if (max_order < MAX_ORDER) {
829                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
830                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
831                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
832                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
833                  *
834                  * We don't want to hit this code for the more frequent
835                  * low-order merging.
836                  */
837                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
838                         int buddy_mt;
839
840                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
841                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
842                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
843
844                         if (migratetype != buddy_mt
845                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
846                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
847                                 goto done_merging;
848                 }
849                 max_order++;
850                 goto continue_merging;
851         }
852
853 done_merging:
854         set_page_order(page, order);
855
856         /*
857          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
858          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
859          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
860          * that is happening, add the free page to the tail of the list
861          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
862          * as a higher order page
863          */
864         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
865                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
866                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
867                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
868                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
869                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
870                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
871                         list_add_tail(&page->lru,
872                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
873                         goto out;
874                 }
875         }
876
877         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
878 out:
879         zone->free_area[order].nr_free++;
880 }
881
882 /*
883  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
884  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
885  * check if necessary.
886  */
887 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
888                                         unsigned long check_flags)
889 {
890         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
891                 return false;
892
893         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
894                         page_ref_count(page) |
895 #ifdef CONFIG_MEMCG
896                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
897 #endif
898                         (page->flags & check_flags)))
899                 return false;
900
901         return true;
902 }
903
904 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
905 {
906         const char *bad_reason;
907         unsigned long bad_flags;
908
909         bad_reason = NULL;
910         bad_flags = 0;
911
912         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
913                 bad_reason = "nonzero mapcount";
914         if (unlikely(page->mapping != NULL))
915                 bad_reason = "non-NULL mapping";
916         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
917                 bad_reason = "nonzero _refcount";
918         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
919                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
920                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
921         }
922 #ifdef CONFIG_MEMCG
923         if (unlikely(page->mem_cgroup))
924                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
925 #endif
926         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
927 }
928
929 static inline int free_pages_check(struct page *page)
930 {
931         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
932                 return 0;
933
934         /* Something has gone sideways, find it */
935         free_pages_check_bad(page);
936         return 1;
937 }
938
939 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
940 {
941         int ret = 1;
942
943         /*
944          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
945          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
946          */
947         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
948
949         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
950                 ret = 0;
951                 goto out;
952         }
953         switch (page - head_page) {
954         case 1:
955                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
956                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
957                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
958                         goto out;
959                 }
960                 break;
961         case 2:
962                 /*
963                  * the second tail page: ->mapping is
964                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
965                  */
966                 break;
967         default:
968                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
969                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
970                         goto out;
971                 }
972                 break;
973         }
974         if (unlikely(!PageTail(page))) {
975                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
976                 goto out;
977         }
978         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
979                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
980                 goto out;
981         }
982         ret = 0;
983 out:
984         page->mapping = NULL;
985         clear_compound_head(page);
986         return ret;
987 }
988
989 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
990                                         unsigned int order, bool check_free)
991 {
992         int bad = 0;
993
994         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
995
996         trace_mm_page_free(page, order);
997         kmemcheck_free_shadow(page, order);
998
999         /*
1000          * Check tail pages before head page information is cleared to
1001          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1002          */
1003         if (unlikely(order)) {
1004                 bool compound = PageCompound(page);
1005                 int i;
1006
1007                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1008
1009                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1010                         if (compound)
1011                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1012                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1013                                 bad++;
1014                                 continue;
1015                         }
1016                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1017                 }
1018         }
1019         if (PageMappingFlags(page))
1020                 page->mapping = NULL;
1021         if (check_free)
1022                 bad += free_pages_check(page);
1023         if (bad)
1024                 return false;
1025
1026         page_cpupid_reset_last(page);
1027         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1028         reset_page_owner(page, order);
1029
1030         if (!PageHighMem(page)) {
1031                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1032                                            PAGE_SIZE << order);
1033                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1034                                            PAGE_SIZE << order);
1035         }
1036         arch_free_page(page, order);
1037         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1038         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1039         kasan_free_pages(page, order);
1040
1041         return true;
1042 }
1043
1044 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1045 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1046 {
1047         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1048 }
1049
1050 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1051 {
1052         return false;
1053 }
1054 #else
1055 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1056 {
1057         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1058 }
1059
1060 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1061 {
1062         return free_pages_check(page);
1063 }
1064 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1065
1066 /*
1067  * Frees a number of pages from the PCP lists
1068  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1069  * count is the number of pages to free.
1070  *
1071  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1072  * see if this freeing clears that state.
1073  *
1074  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1075  * pinned" detection logic.
1076  */
1077 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1078                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1079 {
1080         int migratetype = 0;
1081         int batch_free = 0;
1082         unsigned long nr_scanned;
1083         bool isolated_pageblocks;
1084
1085         spin_lock(&zone->lock);
1086         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1087         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
1088         if (nr_scanned)
1089                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1090
1091         while (count) {
1092                 struct page *page;
1093                 struct list_head *list;
1094
1095                 /*
1096                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1097                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1098                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1099                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1100                  * lists
1101                  */
1102                 do {
1103                         batch_free++;
1104                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1105                                 migratetype = 0;
1106                         list = &pcp->lists[migratetype];
1107                 } while (list_empty(list));
1108
1109                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1110                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1111                         batch_free = count;
1112
1113                 do {
1114                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1115
1116                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1117                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1118                         list_del(&page->lru);
1119
1120                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1121                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1122                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1123                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1124                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1125                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1126
1127                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1128                                 continue;
1129
1130                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1131                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1132                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1133         }
1134         spin_unlock(&zone->lock);
1135 }
1136
1137 static void free_one_page(struct zone *zone,
1138                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1139                                 unsigned int order,
1140                                 int migratetype)
1141 {
1142         unsigned long nr_scanned;
1143         spin_lock(&zone->lock);
1144         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
1145         if (nr_scanned)
1146                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1147
1148         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1149                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1150                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1151         }
1152         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1153         spin_unlock(&zone->lock);
1154 }
1155
1156 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1157                                 unsigned long zone, int nid)
1158 {
1159         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1160         init_page_count(page);
1161         page_mapcount_reset(page);
1162         page_cpupid_reset_last(page);
1163
1164         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1165 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1166         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1167         if (!is_highmem_idx(zone))
1168                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1169 #endif
1170 }
1171
1172 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1173                                         int nid)
1174 {
1175         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1176 }
1177
1178 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1179 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1180 {
1181         pg_data_t *pgdat;
1182         int nid, zid;
1183
1184         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1185                 return;
1186
1187         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1188         pgdat = NODE_DATA(nid);
1189
1190         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1191                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1192
1193                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1194                         break;
1195         }
1196         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1197 }
1198 #else
1199 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1200 {
1201 }
1202 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1203
1204 /*
1205  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1206  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1207  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1208  * sent to the buddy page allocator.
1209  */
1210 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1211 {
1212         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1213         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1214
1215         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1216                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1217                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1218
1219                         init_reserved_page(start_pfn);
1220
1221                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1222                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1223
1224                         SetPageReserved(page);
1225                 }
1226         }
1227 }
1228
1229 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1230 {
1231         unsigned long flags;
1232         int migratetype;
1233         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1234
1235         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1236                 return;
1237
1238         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1239         local_irq_save(flags);
1240         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1241         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1242         local_irq_restore(flags);
1243 }
1244
1245 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1246 {
1247         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1248         struct page *p = page;
1249         unsigned int loop;
1250
1251         prefetchw(p);
1252         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1253                 prefetchw(p + 1);
1254                 __ClearPageReserved(p);
1255                 set_page_count(p, 0);
1256         }
1257         __ClearPageReserved(p);
1258         set_page_count(p, 0);
1259
1260         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1261         set_page_refcounted(page);
1262         __free_pages(page, order);
1263 }
1264
1265 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1266         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1267
1268 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1269
1270 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1271 {
1272         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1273         int nid;
1274
1275         spin_lock(&early_pfn_lock);
1276         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1277         if (nid < 0)
1278                 nid = first_online_node;
1279         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1280
1281         return nid;
1282 }
1283 #endif
1284
1285 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1286 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1287                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1288 {
1289         int nid;
1290
1291         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1292         if (nid >= 0 && nid != node)
1293                 return false;
1294         return true;
1295 }
1296
1297 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1298 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1299 {
1300         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1301 }
1302
1303 #else
1304
1305 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1306 {
1307         return true;
1308 }
1309 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1310                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1311 {
1312         return true;
1313 }
1314 #endif
1315
1316
1317 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1318                                                         unsigned int order)
1319 {
1320         if (early_page_uninitialised(pfn))
1321                 return;
1322         return __free_pages_boot_core(page, order);
1323 }
1324
1325 /*
1326  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1327  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1328  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1329  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1330  * pageblocks.
1331  *
1332  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1333  *
1334  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1335  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1336  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1337  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1338  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1339  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1340  * page in a pageblock.
1341  */
1342 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1343                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1344 {
1345         struct page *start_page;
1346         struct page *end_page;
1347
1348         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1349         end_pfn--;
1350
1351         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1352                 return NULL;
1353
1354         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1355
1356         if (page_zone(start_page) != zone)
1357                 return NULL;
1358
1359         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1360
1361         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1362         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1363                 return NULL;
1364
1365         return start_page;
1366 }
1367
1368 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1369 {
1370         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1371         unsigned long block_end_pfn;
1372
1373         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1374         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1375                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1376                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1377
1378                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1379
1380                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1381                                              block_end_pfn, zone))
1382                         return;
1383         }
1384
1385         /* We confirm that there is no hole */
1386         zone->contiguous = true;
1387 }
1388
1389 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1390 {
1391         zone->contiguous = false;
1392 }
1393
1394 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1395 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1396                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1397 {
1398         int i;
1399
1400         if (!page)
1401                 return;
1402
1403         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1404         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1405             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1406                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1407                 __free_pages_boot_core(page, MAX_ORDER-1);
1408                 return;
1409         }
1410
1411         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
1412                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1413 }
1414
1415 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1416 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1417 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1418
1419 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1420 {
1421         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1422                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1423 }
1424
1425 /* Initialise remaining memory on a node */
1426 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1427 {
1428         pg_data_t *pgdat = data;
1429         int nid = pgdat->node_id;
1430         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1431         unsigned long start = jiffies;
1432         unsigned long nr_pages = 0;
1433         unsigned long walk_start, walk_end;
1434         int i, zid;
1435         struct zone *zone;
1436         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1437         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1438
1439         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1440                 pgdat_init_report_one_done();
1441                 return 0;
1442         }
1443
1444         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1445         if (!cpumask_empty(cpumask))
1446                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1447
1448         /* Sanity check boundaries */
1449         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1450         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1451         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1452
1453         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1454         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1455                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1456                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1457                         break;
1458         }
1459
1460         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1461                 unsigned long pfn, end_pfn;
1462                 struct page *page = NULL;
1463                 struct page *free_base_page = NULL;
1464                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1465                 int nr_to_free = 0;
1466
1467                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1468                 pfn = first_init_pfn;
1469                 if (pfn < walk_start)
1470                         pfn = walk_start;
1471                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1472                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1473
1474                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1475                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1476                                 goto free_range;
1477
1478                         /*
1479                          * Ensure pfn_valid is checked every
1480                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1481                          */
1482                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1483                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1484                                         page = NULL;
1485                                         goto free_range;
1486                                 }
1487                         }
1488
1489                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1490                                 page = NULL;
1491                                 goto free_range;
1492                         }
1493
1494                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1495                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1496                                 page++;
1497                         } else {
1498                                 nr_pages += nr_to_free;
1499                                 deferred_free_range(free_base_page,
1500                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1501                                 free_base_page = NULL;
1502                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1503
1504                                 page = pfn_to_page(pfn);
1505                                 cond_resched();
1506                         }
1507
1508                         if (page->flags) {
1509                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1510                                 goto free_range;
1511                         }
1512
1513                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1514                         if (!free_base_page) {
1515                                 free_base_page = page;
1516                                 free_base_pfn = pfn;
1517                                 nr_to_free = 0;
1518                         }
1519                         nr_to_free++;
1520
1521                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1522                         continue;
1523 free_range:
1524                         /* Free the current block of pages to allocator */
1525                         nr_pages += nr_to_free;
1526                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1527                                                                 nr_to_free);
1528                         free_base_page = NULL;
1529                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1530                 }
1531
1532                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1533         }
1534
1535         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1536         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1537
1538         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1539                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1540
1541         pgdat_init_report_one_done();
1542         return 0;
1543 }
1544 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1545
1546 void __init page_alloc_init_late(void)
1547 {
1548         struct zone *zone;
1549
1550 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1551         int nid;
1552
1553         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1554         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1555         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1556                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1557         }
1558
1559         /* Block until all are initialised */
1560         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1561
1562         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1563         files_maxfiles_init();
1564 #endif
1565
1566         for_each_populated_zone(zone)
1567                 set_zone_contiguous(zone);
1568 }
1569
1570 #ifdef CONFIG_CMA
1571 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1572 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1573 {
1574         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1575         struct page *p = page;
1576
1577         do {
1578                 __ClearPageReserved(p);
1579                 set_page_count(p, 0);
1580         } while (++p, --i);
1581
1582         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1583
1584         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1585                 i = pageblock_nr_pages;
1586                 p = page;
1587                 do {
1588                         set_page_refcounted(p);
1589                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1590                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1591                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1592         } else {
1593                 set_page_refcounted(page);
1594                 __free_pages(page, pageblock_order);
1595         }
1596
1597         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1598 }
1599 #endif
1600
1601 /*
1602  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1603  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1604  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1605  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1606  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1607  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1608  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1609  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1610  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1611  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1612  *
1613  * -- nyc
1614  */
1615 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1616         int low, int high, struct free_area *area,
1617         int migratetype)
1618 {
1619         unsigned long size = 1 << high;
1620
1621         while (high > low) {
1622                 area--;
1623                 high--;
1624                 size >>= 1;
1625                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1626
1627                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1628                         debug_guardpage_enabled() &&
1629                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1630                         /*
1631                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1632                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1633                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1634                          * pages will stay not present in virtual address space
1635                          */
1636                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1637                         continue;
1638                 }
1639                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1640                 area->nr_free++;
1641                 set_page_order(&page[size], high);
1642         }
1643 }
1644
1645 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1646 {
1647         const char *bad_reason = NULL;
1648         unsigned long bad_flags = 0;
1649
1650         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1651                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1652         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1653                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1654         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1655                 bad_reason = "nonzero _count";
1656         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1657                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1658                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1659                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1660                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1661                 return;
1662         }
1663         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1664                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1665                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1666         }
1667 #ifdef CONFIG_MEMCG
1668         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1669                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1670 #endif
1671         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1672 }
1673
1674 /*
1675  * This page is about to be returned from the page allocator
1676  */
1677 static inline int check_new_page(struct page *page)
1678 {
1679         if (likely(page_expected_state(page,
1680                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1681                 return 0;
1682
1683         check_new_page_bad(page);
1684         return 1;
1685 }
1686
1687 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1688 {
1689         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1690                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1691 }
1692
1693 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1694 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1695 {
1696         return false;
1697 }
1698
1699 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1700 {
1701         return check_new_page(page);
1702 }
1703 #else
1704 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1705 {
1706         return check_new_page(page);
1707 }
1708 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1709 {
1710         return false;
1711 }
1712 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1713
1714 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1715 {
1716         int i;
1717         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1718                 struct page *p = page + i;
1719
1720                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1721                         return true;
1722         }
1723
1724         return false;
1725 }
1726
1727 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1728                                 gfp_t gfp_flags)
1729 {
1730         set_page_private(page, 0);
1731         set_page_refcounted(page);
1732
1733         arch_alloc_page(page, order);
1734         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1735         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1736         kasan_alloc_pages(page, order);
1737         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1738 }
1739
1740 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1741                                                         unsigned int alloc_flags)
1742 {
1743         int i;
1744         bool poisoned = true;
1745
1746         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1747                 struct page *p = page + i;
1748                 if (poisoned)
1749                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1750         }
1751
1752         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1753
1754         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1755                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1756                         clear_highpage(page + i);
1757
1758         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1759                 prep_compound_page(page, order);
1760
1761         /*
1762          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1763          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1764          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1765          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1766          */
1767         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1768                 set_page_pfmemalloc(page);
1769         else
1770                 clear_page_pfmemalloc(page);
1771 }
1772
1773 /*
1774  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1775  * the smallest available page from the freelists
1776  */
1777 static inline
1778 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1779                                                 int migratetype)
1780 {
1781         unsigned int current_order;
1782         struct free_area *area;
1783         struct page *page;
1784
1785         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1786         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1787                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1788                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1789                                                         struct page, lru);
1790                 if (!page)
1791                         continue;
1792                 list_del(&page->lru);
1793                 rmv_page_order(page);
1794                 area->nr_free--;
1795                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1796                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1797                 return page;
1798         }
1799
1800         return NULL;
1801 }
1802
1803
1804 /*
1805  * This array describes the order lists are fallen back to when
1806  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1807  */
1808 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1809         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1810         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1811         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1812 #ifdef CONFIG_CMA
1813         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1814 #endif
1815 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1816         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1817 #endif
1818 };
1819
1820 #ifdef CONFIG_CMA
1821 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1822                                         unsigned int order)
1823 {
1824         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1825 }
1826 #else
1827 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1828                                         unsigned int order) { return NULL; }
1829 #endif
1830
1831 /*
1832  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1833  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1834  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1835  */
1836 int move_freepages(struct zone *zone,
1837                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1838                           int migratetype)
1839 {
1840         struct page *page;
1841         unsigned int order;
1842         int pages_moved = 0;
1843
1844 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1845         /*
1846          * page_zone is not safe to call in this context when
1847          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1848          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1849          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1850          * grouping pages by mobility
1851          */
1852         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1853 #endif
1854
1855         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1856                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1857                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1858
1859                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1860                         page++;
1861                         continue;
1862                 }
1863
1864                 if (!PageBuddy(page)) {
1865                         page++;
1866                         continue;
1867                 }
1868
1869                 order = page_order(page);
1870                 list_move(&page->lru,
1871                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1872                 page += 1 << order;
1873                 pages_moved += 1 << order;
1874         }
1875
1876         return pages_moved;
1877 }
1878
1879 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1880                                 int migratetype)
1881 {
1882         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1883         struct page *start_page, *end_page;
1884
1885         start_pfn = page_to_pfn(page);
1886         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1887         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1888         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1889         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1890
1891         /* Do not cross zone boundaries */
1892         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1893                 start_page = page;
1894         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1895                 return 0;
1896
1897         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1898 }
1899
1900 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1901                                         int start_order, int migratetype)
1902 {
1903         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1904
1905         while (nr_pageblocks--) {
1906                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1907                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1908         }
1909 }
1910
1911 /*
1912  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1913  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1914  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1915  *
1916  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1917  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1918  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1919  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1920  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1921  * pageblocks.
1922  */
1923 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1924 {
1925         /*
1926          * Leaving this order check is intended, although there is
1927          * relaxed order check in next check. The reason is that
1928          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1929          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1930          * so could be changed anytime.
1931          */
1932         if (order >= pageblock_order)
1933                 return true;
1934
1935         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1936                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1937                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1938                 page_group_by_mobility_disabled)
1939                 return true;
1940
1941         return false;
1942 }
1943
1944 /*
1945  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1946  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1947  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1948  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1949  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1950  */
1951 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1952                                                           int start_type)
1953 {
1954         unsigned int current_order = page_order(page);
1955         int pages;
1956
1957         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1958         if (current_order >= pageblock_order) {
1959                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1960                 return;
1961         }
1962
1963         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1964
1965         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1966         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1967                         page_group_by_mobility_disabled)
1968                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1969 }
1970
1971 /*
1972  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1973  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1974  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1975  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1976  */
1977 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1978                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1979 {
1980         int i;
1981         int fallback_mt;
1982
1983         if (area->nr_free == 0)
1984                 return -1;
1985
1986         *can_steal = false;
1987         for (i = 0;; i++) {
1988                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1989                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1990                         break;
1991
1992                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1993                         continue;
1994
1995                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1996                         *can_steal = true;
1997
1998                 if (!only_stealable)
1999                         return fallback_mt;
2000
2001                 if (*can_steal)
2002                         return fallback_mt;
2003         }
2004
2005         return -1;
2006 }
2007
2008 /*
2009  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2010  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2011  */
2012 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2013                                 unsigned int alloc_order)
2014 {
2015         int mt;
2016         unsigned long max_managed, flags;
2017
2018         /*
2019          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2020          * Check is race-prone but harmless.
2021          */
2022         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2023         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2024                 return;
2025
2026         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2027
2028         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2029         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2030                 goto out_unlock;
2031
2032         /* Yoink! */
2033         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2034         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
2035                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
2036                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2037                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2038                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2039         }
2040
2041 out_unlock:
2042         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2043 }
2044
2045 /*
2046  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2047  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2048  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2049  * to recover from than an OOM.
2050  */
2051 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
2052 {
2053         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2054         unsigned long flags;
2055         struct zoneref *z;
2056         struct zone *zone;
2057         struct page *page;
2058         int order;
2059
2060         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2061                                                                 ac->nodemask) {
2062                 /* Preserve at least one pageblock */
2063                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
2064                         continue;
2065
2066                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2067                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2068                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2069
2070                         page = list_first_entry_or_null(
2071                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2072                                         struct page, lru);
2073                         if (!page)
2074                                 continue;
2075
2076                         /*
2077                          * It should never happen but changes to locking could
2078                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
2079                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
2080                          * and watch for underflows.
2081                          */
2082                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
2083                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2084
2085                         /*
2086                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2087                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2088                          * is doing the work and needs the pages. More
2089                          * importantly, if the block was always converted to
2090                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2091                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2092                          * may increase.
2093                          */
2094                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2095                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2096                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2097                         return;
2098                 }
2099                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2100         }
2101 }
2102
2103 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2104 static inline struct page *
2105 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2106 {
2107         struct free_area *area;
2108         unsigned int current_order;
2109         struct page *page;
2110         int fallback_mt;
2111         bool can_steal;
2112
2113         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2114         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2115                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2116                                 --current_order) {
2117                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2118                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2119                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2120                 if (fallback_mt == -1)
2121                         continue;
2122
2123                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2124                                                 struct page, lru);
2125                 if (can_steal)
2126                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2127
2128                 /* Remove the page from the freelists */
2129                 area->nr_free--;
2130                 list_del(&page->lru);
2131                 rmv_page_order(page);
2132
2133                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2134                                         start_migratetype);
2135                 /*
2136                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2137                  * migratetype depending on the decisions in
2138                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2139                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2140                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2141                  */
2142                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2143
2144                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2145                         start_migratetype, fallback_mt);
2146
2147                 return page;
2148         }
2149
2150         return NULL;
2151 }
2152
2153 /*
2154  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2155  * Call me with the zone->lock already held.
2156  */
2157 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2158                                 int migratetype)
2159 {
2160         struct page *page;
2161
2162         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2163         if (unlikely(!page)) {
2164                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2165                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2166
2167                 if (!page)
2168                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2169         }
2170
2171         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2172         return page;
2173 }
2174
2175 /*
2176  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2177  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2178  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2179  */
2180 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2181                         unsigned long count, struct list_head *list,
2182                         int migratetype, bool cold)
2183 {
2184         int i;
2185
2186         spin_lock(&zone->lock);
2187         for (i = 0; i < count; ++i) {
2188                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2189                 if (unlikely(page == NULL))
2190                         break;
2191
2192                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2193                         continue;
2194
2195                 /*
2196                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2197                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2198                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2199                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2200                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2201                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2202                  * properly.
2203                  */
2204                 if (likely(!cold))
2205                         list_add(&page->lru, list);
2206                 else
2207                         list_add_tail(&page->lru, list);
2208                 list = &page->lru;
2209                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2210                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2211                                               -(1 << order));
2212         }
2213         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2214         spin_unlock(&zone->lock);
2215         return i;
2216 }
2217
2218 #ifdef CONFIG_NUMA
2219 /*
2220  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2221  * currently executing processor on remote nodes after they have
2222  * expired.
2223  *
2224  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2225  * a single processor.
2226  */
2227 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2228 {
2229         unsigned long flags;
2230         int to_drain, batch;
2231
2232         local_irq_save(flags);
2233         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2234         to_drain = min(pcp->count, batch);
2235         if (to_drain > 0) {
2236                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2237                 pcp->count -= to_drain;
2238         }
2239         local_irq_restore(flags);
2240 }
2241 #endif
2242
2243 /*
2244  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2245  *
2246  * The processor must either be the current processor and the
2247  * thread pinned to the current processor or a processor that
2248  * is not online.
2249  */
2250 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2251 {
2252         unsigned long flags;
2253         struct per_cpu_pageset *pset;
2254         struct per_cpu_pages *pcp;
2255
2256         local_irq_save(flags);
2257         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2258
2259         pcp = &pset->pcp;
2260         if (pcp->count) {
2261                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2262                 pcp->count = 0;
2263         }
2264         local_irq_restore(flags);
2265 }
2266
2267 /*
2268  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2269  *
2270  * The processor must either be the current processor and the
2271  * thread pinned to the current processor or a processor that
2272  * is not online.
2273  */
2274 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2275 {
2276         struct zone *zone;
2277
2278         for_each_populated_zone(zone) {
2279                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2280         }
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2285  *
2286  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2287  * the single zone's pages.
2288  */
2289 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2290 {
2291         int cpu = smp_processor_id();
2292
2293         if (zone)
2294                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2295         else
2296                 drain_pages(cpu);
2297 }
2298
2299 /*
2300  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2301  *
2302  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2303  *
2304  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2305  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2306  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2307  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2308  * before the call to on_each_cpu_mask().
2309  */
2310 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2311 {
2312         int cpu;
2313
2314         /*
2315          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2316          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2317          */
2318         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2319
2320         /*
2321          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2322          * as offline notification will cause the notified
2323          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2324          * disables preemption as part of its processing
2325          */
2326         for_each_online_cpu(cpu) {
2327                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2328                 struct zone *z;
2329                 bool has_pcps = false;
2330
2331                 if (zone) {
2332                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2333                         if (pcp->pcp.count)
2334                                 has_pcps = true;
2335                 } else {
2336                         for_each_populated_zone(z) {
2337                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2338                                 if (pcp->pcp.count) {
2339                                         has_pcps = true;
2340                                         break;
2341                                 }
2342                         }
2343                 }
2344
2345                 if (has_pcps)
2346                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2347                 else
2348                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2349         }
2350         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2351                                                                 zone, 1);
2352 }
2353
2354 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2355
2356 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2357 {
2358         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2359         unsigned long flags;
2360         unsigned int order, t;
2361         struct page *page;
2362
2363         if (zone_is_empty(zone))
2364                 return;
2365
2366         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2367
2368         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2369         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2370                 if (pfn_valid(pfn)) {
2371                         page = pfn_to_page(pfn);
2372
2373                         if (page_zone(page) != zone)
2374                                 continue;
2375
2376                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2377                                 swsusp_unset_page_free(page);
2378                 }
2379
2380         for_each_migratetype_order(order, t) {
2381                 list_for_each_entry(page,
2382                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2383                         unsigned long i;
2384
2385                         pfn = page_to_pfn(page);
2386                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2387                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2388                 }
2389         }
2390         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2391 }
2392 #endif /* CONFIG_PM */
2393
2394 /*
2395  * Free a 0-order page
2396  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2397  */
2398 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2399 {
2400         struct zone *zone = page_zone(page);
2401         struct per_cpu_pages *pcp;
2402         unsigned long flags;
2403         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2404         int migratetype;
2405
2406         if (!free_pcp_prepare(page))
2407                 return;
2408
2409         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2410         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2411         local_irq_save(flags);
2412         __count_vm_event(PGFREE);
2413
2414         /*
2415          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2416          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2417          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2418          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2419          * excessively into the page allocator
2420          */
2421         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2422                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2423                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2424                         goto out;
2425                 }
2426                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2427         }
2428
2429         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2430         if (!cold)
2431                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2432         else
2433                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2434         pcp->count++;
2435         if (pcp->count >= pcp->high) {
2436                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2437                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2438                 pcp->count -= batch;
2439         }
2440
2441 out:
2442         local_irq_restore(flags);
2443 }
2444
2445 /*
2446  * Free a list of 0-order pages
2447  */
2448 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2449 {
2450         struct page *page, *next;
2451
2452         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2453                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2454                 free_hot_cold_page(page, cold);
2455         }
2456 }
2457
2458 /*
2459  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2460  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2461  * Each sub-page must be freed individually.
2462  *
2463  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2464  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2465  */
2466 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2467 {
2468         int i;
2469
2470         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2471         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2472
2473 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2474         /*
2475          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2476          * otherwise free the whole shadow.
2477          */
2478         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2479                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2480 #endif
2481
2482         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2483                 set_page_refcounted(page + i);
2484         split_page_owner(page, order);
2485 }
2486 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2487
2488 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2489 {
2490         unsigned long watermark;
2491         struct zone *zone;
2492         int mt;
2493
2494         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2495
2496         zone = page_zone(page);
2497         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2498
2499         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2500                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2501                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2502                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2503                         return 0;
2504
2505                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2506         }
2507
2508         /* Remove page from free list */
2509         list_del(&page->lru);
2510         zone->free_area[order].nr_free--;
2511         rmv_page_order(page);
2512
2513         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2514         if (order >= pageblock_order - 1) {
2515                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2516                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2517                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2518                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2519                                 set_pageblock_migratetype(page,
2520                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2521                 }
2522         }
2523
2524
2525         return 1UL << order;
2526 }
2527
2528 /*
2529  * Update NUMA hit/miss statistics
2530  *
2531  * Must be called with interrupts disabled.
2532  *
2533  * When __GFP_OTHER_NODE is set assume the node of the preferred
2534  * zone is the local node. This is useful for daemons who allocate
2535  * memory on behalf of other processes.
2536  */
2537 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2538                                                                 gfp_t flags)
2539 {
2540 #ifdef CONFIG_NUMA
2541         int local_nid = numa_node_id();
2542         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2543
2544         if (unlikely(flags & __GFP_OTHER_NODE)) {
2545                 local_stat = NUMA_OTHER;
2546                 local_nid = preferred_zone->node;
2547         }
2548
2549         if (z->node == local_nid) {
2550                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2551                 __inc_zone_state(z, local_stat);
2552         } else {
2553                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2554                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2555         }
2556 #endif
2557 }
2558
2559 /*
2560  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2561  */
2562 static inline
2563 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2564                         struct zone *zone, unsigned int order,
2565                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2566                         int migratetype)
2567 {
2568         unsigned long flags;
2569         struct page *page;
2570         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2571
2572         if (likely(order == 0)) {
2573                 struct per_cpu_pages *pcp;
2574                 struct list_head *list;
2575
2576                 local_irq_save(flags);
2577                 do {
2578                         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2579                         list = &pcp->lists[migratetype];
2580                         if (list_empty(list)) {
2581                                 pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2582                                                 pcp->batch, list,
2583                                                 migratetype, cold);
2584                                 if (unlikely(list_empty(list)))
2585                                         goto failed;
2586                         }
2587
2588                         if (cold)
2589                                 page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2590                         else
2591                                 page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2592
2593                         __dec_zone_state(zone, NR_ALLOC_BATCH);
2594                         list_del(&page->lru);
2595                         pcp->count--;
2596
2597                 } while (check_new_pcp(page));
2598         } else {
2599                 /*
2600                  * We most definitely don't want callers attempting to
2601                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2602                  */
2603                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2604                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2605
2606                 do {
2607                         page = NULL;
2608                         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2609                                 page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2610                                 if (page)
2611                                         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2612                         }
2613                         if (!page)
2614                                 page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2615                 } while (page && check_new_pages(page, order));
2616                 spin_unlock(&zone->lock);
2617                 if (!page)
2618                         goto failed;
2619                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2620                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2621                                           get_pcppage_migratetype(page));
2622         }
2623
2624         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2625             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2626                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2627
2628         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2629         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2630         local_irq_restore(flags);
2631
2632         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2633         return page;
2634
2635 failed:
2636         local_irq_restore(flags);
2637         return NULL;
2638 }
2639
2640 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2641
2642 static struct {
2643         struct fault_attr attr;
2644
2645         bool ignore_gfp_highmem;
2646         bool ignore_gfp_reclaim;
2647         u32 min_order;
2648 } fail_page_alloc = {
2649         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2650         .ignore_gfp_reclaim = true,
2651         .ignore_gfp_highmem = true,
2652         .min_order = 1,
2653 };
2654
2655 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2656 {
2657         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2658 }
2659 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2660
2661 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2662 {
2663         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2664                 return false;
2665         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2666                 return false;
2667         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2668                 return false;
2669         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2670                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2671                 return false;
2672
2673         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2674 }
2675
2676 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2677
2678 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2679 {
2680         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2681         struct dentry *dir;
2682
2683         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2684                                         &fail_page_alloc.attr);
2685         if (IS_ERR(dir))
2686                 return PTR_ERR(dir);
2687
2688         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2689                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2690                 goto fail;
2691         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2692                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2693                 goto fail;
2694         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2695                                 &fail_page_alloc.min_order))
2696                 goto fail;
2697
2698         return 0;
2699 fail:
2700         debugfs_remove_recursive(dir);
2701
2702         return -ENOMEM;
2703 }
2704
2705 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2706
2707 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2708
2709 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2710
2711 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2712 {
2713         return false;
2714 }
2715
2716 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2717
2718 /*
2719  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2720  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2721  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2722  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2723  */
2724 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2725                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2726                          long free_pages)
2727 {
2728         long min = mark;
2729         int o;
2730         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2731
2732         /* free_pages may go negative - that's OK */
2733         free_pages -= (1 << order) - 1;
2734
2735         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2736                 min -= min / 2;
2737
2738         /*
2739          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2740          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2741          * atomic reserve but it avoids a search.
2742          */
2743         if (likely(!alloc_harder))
2744                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2745         else
2746                 min -= min / 4;
2747
2748 #ifdef CONFIG_CMA
2749         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2750         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2751                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2752 #endif
2753
2754         /*
2755          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2756          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2757          * even if a suitable page happened to be free.
2758          */
2759         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2760                 return false;
2761
2762         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2763         if (!order)
2764                 return true;
2765
2766         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2767         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2768                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2769                 int mt;
2770
2771                 if (!area->nr_free)
2772                         continue;
2773
2774                 if (alloc_harder)
2775                         return true;
2776
2777                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2778                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2779                                 return true;
2780                 }
2781
2782 #ifdef CONFIG_CMA
2783                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2784                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2785                         return true;
2786                 }
2787 #endif
2788         }
2789         return false;
2790 }
2791
2792 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2793                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2794 {
2795         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2796                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2797 }
2798
2799 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2800                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2801 {
2802         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2803         long cma_pages = 0;
2804
2805 #ifdef CONFIG_CMA
2806         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2807         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2808                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2809 #endif
2810
2811         /*
2812          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2813          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2814          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2815          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2816          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2817          */
2818         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2819                 return true;
2820
2821         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2822                                         free_pages);
2823 }
2824
2825 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2826                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2827 {
2828         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2829
2830         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2831                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2832
2833         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2834                                                                 free_pages);
2835 }
2836
2837 #ifdef CONFIG_NUMA
2838 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2839 {
2840         return local_zone->node == zone->node;
2841 }
2842
2843 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2844 {
2845         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2846                                 RECLAIM_DISTANCE;
2847 }
2848 #else   /* CONFIG_NUMA */
2849 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2850 {
2851         return true;
2852 }
2853
2854 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2855 {
2856         return true;
2857 }
2858 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2859
2860 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2861 {
2862         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2863
2864         do {
2865                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2866                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2867                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2868                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2869         } while (zone++ != preferred_zone);
2870 }
2871
2872 /*
2873  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2874  * a page.
2875  */
2876 static struct page *
2877 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2878                                                 const struct alloc_context *ac)
2879 {
2880         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2881         struct zone *zone;
2882         bool fair_skipped = false;
2883         bool apply_fair = (alloc_flags & ALLOC_FAIR);
2884
2885 zonelist_scan:
2886         /*
2887          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2888          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2889          */
2890         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2891                                                                 ac->nodemask) {
2892                 struct page *page;
2893                 unsigned long mark;
2894
2895                 if (cpusets_enabled() &&
2896                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2897                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2898                                 continue;
2899                 /*
2900                  * Distribute pages in proportion to the individual
2901                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2902                  * page was allocated in should have no effect on the
2903                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2904                  */
2905                 if (apply_fair) {
2906                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2907                                 fair_skipped = true;
2908                                 continue;
2909                         }
2910                         if (!zone_local(ac->preferred_zoneref->zone, zone)) {
2911                                 if (fair_skipped)
2912                                         goto reset_fair;
2913                                 apply_fair = false;
2914                         }
2915                 }
2916                 /*
2917                  * When allocating a page cache page for writing, we
2918                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2919                  * limit, such that no single zone holds more than its
2920                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2921                  * The dirty limits take into account the zone's
2922                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2923                  * should be able to balance it without having to
2924                  * write pages from its LRU list.
2925                  *
2926                  * This may look like it could increase pressure on
2927                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2928                  * before they are full.  But the pages that do spill
2929                  * over are limited as the lower zones are protected
2930                  * by this very same mechanism.  It should not become
2931                  * a practical burden to them.
2932                  *
2933                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2934                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2935                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2936                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2937                  * zones are together not big enough to reach the
2938                  * global limit.  The proper fix for these situations
2939                  * will require awareness of zones in the
2940                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2941                  */
2942                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2943                         continue;
2944
2945                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2946                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2947                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2948                         int ret;
2949
2950                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2951                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2952                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2953                                 goto try_this_zone;
2954
2955                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2956                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2957                                 continue;
2958
2959                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2960                         switch (ret) {
2961                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2962                                 /* did not scan */
2963                                 continue;
2964                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2965                                 /* scanned but unreclaimable */
2966                                 continue;
2967                         default:
2968                                 /* did we reclaim enough */
2969                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2970                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2971                                         goto try_this_zone;
2972
2973                                 continue;
2974                         }
2975                 }
2976
2977 try_this_zone:
2978                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2979                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2980                 if (page) {
2981                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
2982
2983                         /*
2984                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2985                          * if the pageblock should be reserved for the future
2986                          */
2987                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2988                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2989
2990                         return page;
2991                 }
2992         }
2993
2994         /*
2995          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2996          * local node.  However, the local node might have free pages left
2997          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2998          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2999          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
3000          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
3001          */
3002         if (fair_skipped) {
3003 reset_fair:
3004                 apply_fair = false;
3005                 fair_skipped = false;
3006                 reset_alloc_batches(ac->preferred_zoneref->zone);
3007                 z = ac->preferred_zoneref;
3008                 goto zonelist_scan;
3009         }
3010
3011         return NULL;
3012 }
3013
3014 /*
3015  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3016  * meminfo in irq context.
3017  */
3018 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3019 {
3020         bool ret = false;
3021
3022 #if NODES_SHIFT > 8
3023         ret = in_interrupt();
3024 #endif
3025         return ret;
3026 }
3027
3028 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
3029                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3030                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3031
3032 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
3033 {
3034         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3035
3036         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
3037             debug_guardpage_minorder() > 0)
3038                 return;
3039
3040         /*
3041          * This documents exceptions given to allocations in certain
3042          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3043          * of allowed nodes.
3044          */
3045         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3046                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3047                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3048                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3049         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3050                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3051
3052         if (fmt) {
3053                 struct va_format vaf;
3054                 va_list args;
3055
3056                 va_start(args, fmt);
3057
3058                 vaf.fmt = fmt;
3059                 vaf.va = &args;
3060
3061                 pr_warn("%pV", &vaf);
3062
3063                 va_end(args);
3064         }
3065
3066         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
3067                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
3068         dump_stack();
3069         if (!should_suppress_show_mem())
3070                 show_mem(filter);
3071 }
3072
3073 static inline struct page *
3074 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3075         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3076 {
3077         struct oom_control oc = {
3078                 .zonelist = ac->zonelist,
3079                 .nodemask = ac->nodemask,
3080                 .memcg = NULL,
3081                 .gfp_mask = gfp_mask,
3082                 .order = order,
3083         };
3084         struct page *page;
3085
3086         *did_some_progress = 0;
3087
3088         /*
3089          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3090          * making progress for us.
3091          */
3092         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3093                 *did_some_progress = 1;
3094                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3095                 return NULL;
3096         }
3097
3098         /*
3099          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3100          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3101          * we're still under heavy pressure.
3102          */
3103         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3104                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3105         if (page)
3106                 goto out;
3107
3108         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3109                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3110                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3111                         goto out;
3112                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3113                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3114                         goto out;
3115                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3116                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3117                         goto out;
3118                 if (pm_suspended_storage())
3119                         goto out;
3120                 /*
3121                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3122                  * other request to make a forward progress.
3123                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3124                  * do much for this context but let's try it to at least get
3125                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3126                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3127                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3128                  */
3129
3130                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3131                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3132                         goto out;
3133         }
3134         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3135         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3136                 *did_some_progress = 1;
3137
3138                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3139                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3140                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3141                         /*
3142                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3143                          * are depleted
3144                          */
3145                         if (!page)
3146                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3147                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3148                 }
3149         }
3150 out:
3151         mutex_unlock(&oom_lock);
3152         return page;
3153 }
3154
3155
3156 /*
3157  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3158  * killer is consider as the only way to move forward.
3159  */
3160 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3161
3162 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3163 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3164 static struct page *
3165 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3166                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3167                 enum migrate_mode mode, enum compact_result *compact_result)
3168 {
3169         struct page *page;
3170         int contended_compaction;
3171
3172         if (!order)
3173                 return NULL;
3174
3175         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3176         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3177                                                 mode, &contended_compaction);
3178         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3179
3180         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3181                 return NULL;
3182
3183         /*
3184          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3185          * count a compaction stall
3186          */
3187         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3188
3189         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3190                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3191
3192         if (page) {
3193                 struct zone *zone = page_zone(page);
3194
3195                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3196                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3197                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3198                 return page;
3199         }
3200
3201         /*
3202          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3203          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3204          */
3205         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3206
3207         /*
3208          * In all zones where compaction was attempted (and not
3209          * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3210          * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3211          * so we fallback to base pages instead.
3212          */
3213         if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3214                 *compact_result = COMPACT_CONTENDED;
3215
3216         /*
3217          * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3218          * want to further increase allocation latency, unless it is
3219          * khugepaged trying to collapse.
3220          */
3221         if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3222                 && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3223                 *compact_result = COMPACT_CONTENDED;
3224
3225         cond_resched();
3226
3227         return NULL;
3228 }
3229
3230 static inline bool
3231 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3232                      enum compact_result compact_result, enum migrate_mode *migrate_mode,
3233                      int compaction_retries)
3234 {
3235         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3236
3237         if (!order)
3238                 return false;
3239
3240         /*
3241          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3242          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3243          * failure could be caused by weak migration mode.
3244          */
3245         if (compaction_failed(compact_result)) {
3246                 if (*migrate_mode == MIGRATE_ASYNC) {
3247                         *migrate_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3248                         return true;
3249                 }
3250                 return false;
3251         }
3252
3253         /*
3254          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3255          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3256          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3257          * compaction.
3258          */
3259         if (compaction_withdrawn(compact_result))
3260                 return compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3261
3262         /*
3263          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3264          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3265          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3266          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3267          * would need much more detailed feedback from compaction to
3268          * make a better decision.
3269          */
3270         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3271                 max_retries /= 4;
3272         if (compaction_retries <= max_retries)
3273                 return true;
3274
3275         return false;
3276 }
3277 #else
3278 static inline struct page *
3279 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3280                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3281                 enum migrate_mode mode, enum compact_result *compact_result)
3282 {
3283         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3284         return NULL;
3285 }
3286
3287 static inline bool
3288 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3289                      enum compact_result compact_result,
3290                      enum migrate_mode *migrate_mode,
3291                      int compaction_retries)
3292 {
3293         struct zone *zone;
3294         struct zoneref *z;
3295
3296         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3297                 return false;
3298
3299         /*
3300          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3301          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3302          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3303          * watermarks are OK.
3304          */
3305         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3306                                         ac->nodemask) {
3307                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3308                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3309                         return true;
3310         }
3311         return false;
3312 }
3313 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3314
3315 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3316 static int
3317 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3318                                         const struct alloc_context *ac)
3319 {
3320         struct reclaim_state reclaim_state;
3321         int progress;
3322
3323         cond_resched();
3324
3325         /* We now go into synchronous reclaim */
3326         cpuset_memory_pressure_bump();
3327         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3328         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3329         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3330         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3331
3332         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3333                                                                 ac->nodemask);
3334
3335         current->reclaim_state = NULL;
3336         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3337         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3338
3339         cond_resched();
3340
3341         return progress;
3342 }
3343
3344 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3345 static inline struct page *
3346 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3347                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3348                 unsigned long *did_some_progress)
3349 {
3350         struct page *page = NULL;
3351         bool drained = false;
3352
3353         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3354         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3355                 return NULL;
3356
3357 retry:
3358         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3359                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3360
3361         /*
3362          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3363          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3364          * Shrink them them and try again
3365          */
3366         if (!page && !drained) {
3367                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3368                 drain_all_pages(NULL);
3369                 drained = true;
3370                 goto retry;
3371         }
3372
3373         return page;
3374 }
3375
3376 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3377 {
3378         struct zoneref *z;
3379         struct zone *zone;
3380
3381         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3382                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
3383                 wakeup_kswapd(zone, order, ac_classzone_idx(ac));
3384 }
3385
3386 static inline unsigned int
3387 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3388 {
3389         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3390
3391         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3392         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3393
3394         /*
3395          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3396          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3397          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3398          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3399          */
3400         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3401
3402         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3403                 /*
3404                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3405                  * if it can't schedule.
3406                  */
3407                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3408                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3409                 /*
3410                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3411                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3412                  */
3413                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3414         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3415                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3416
3417         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
3418                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3419                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3420                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3421                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3422                 else if (!in_interrupt() &&
3423                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3424                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3425                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3426         }
3427 #ifdef CONFIG_CMA
3428         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3429                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3430 #endif
3431         return alloc_flags;
3432 }
3433
3434 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3435 {
3436         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3437 }
3438
3439 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3440 {
3441         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3442 }
3443
3444 /*
3445  * Maximum number of reclaim retries without any progress before OOM killer
3446  * is consider as the only way to move forward.
3447  */
3448 #define MAX_RECLAIM_RETRIES 16
3449
3450 /*
3451  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3452  * for the given allocation request.
3453  * The reclaim feedback represented by did_some_progress (any progress during
3454  * the last reclaim round) and no_progress_loops (number of reclaim rounds without
3455  * any progress in a row) is considered as well as the reclaimable pages on the
3456  * applicable zone list (with a backoff mechanism which is a function of
3457  * no_progress_loops).
3458  *
3459  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3460  */
3461 static inline bool
3462 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3463                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3464                      bool did_some_progress, int no_progress_loops)
3465 {
3466         struct zone *zone;
3467         struct zoneref *z;
3468
3469         /*
3470          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3471          * several times in the row.
3472          */
3473         if (no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES)
3474                 return false;
3475
3476         /*
3477          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead somewhere.
3478          * If none of the target zones can satisfy our allocation request even
3479          * if all reclaimable pages are considered then we are screwed and have
3480          * to go OOM.
3481          */
3482         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3483                                         ac->nodemask) {
3484                 unsigned long available;
3485                 unsigned long reclaimable;
3486
3487                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3488                 available -= DIV_ROUND_UP(no_progress_loops * available,
3489                                           MAX_RECLAIM_RETRIES);
3490                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3491
3492                 /*
3493                  * Would the allocation succeed if we reclaimed the whole
3494                  * available?
3495                  */
3496                 if (__zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark_pages(zone),
3497                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available)) {
3498                         /*
3499                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3500                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3501                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3502                          * prevent from pre mature OOM
3503                          */
3504                         if (!did_some_progress) {
3505                                 unsigned long writeback;
3506                                 unsigned long dirty;
3507
3508                                 writeback = zone_page_state_snapshot(zone,
3509                                                                      NR_WRITEBACK);
3510                                 dirty = zone_page_state_snapshot(zone, NR_FILE_DIRTY);
3511
3512                                 if (2*(writeback + dirty) > reclaimable) {
3513                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3514                                         return true;
3515                                 }
3516                         }
3517
3518                         /*
3519                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3520                          * context and the current implementation of the WQ
3521                          * concurrency control doesn't recognize that
3522                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3523                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3524                          * do a short sleep here rather than calling
3525                          * cond_resched().
3526                          */
3527                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3528                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3529                         else
3530                                 cond_resched();
3531
3532                         return true;
3533                 }
3534         }
3535
3536         return false;
3537 }
3538
3539 static inline struct page *
3540 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3541                                                 struct alloc_context *ac)
3542 {
3543         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3544         struct page *page = NULL;
3545         unsigned int alloc_flags;
3546         unsigned long did_some_progress;
3547         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3548         enum compact_result compact_result;
3549         int compaction_retries = 0;
3550         int no_progress_loops = 0;
3551
3552         /*
3553          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3554          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3555          * be using allocators in order of preference for an area that is
3556          * too large.
3557          */
3558         if (order >= MAX_ORDER) {
3559                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3560                 return NULL;
3561         }
3562
3563         /*
3564          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3565          * callers that are not in atomic context.
3566          */
3567         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3568                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3569                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3570
3571 retry:
3572         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3573                 wake_all_kswapds(order, ac);
3574
3575         /*
3576          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3577          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3578          * to how we want to proceed.
3579          */
3580         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3581
3582         /*
3583          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3584          * These allocations are high priority and system rather than user
3585          * orientated.
3586          */
3587         if ((alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) || !(alloc_flags & ALLOC_CPUSET)) {
3588                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3589                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3590                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3591         }
3592
3593         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3594         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3595                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3596         if (page)
3597                 goto got_pg;
3598
3599         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3600         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3601                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3602                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3603                 if (page)
3604                         goto got_pg;
3605         }
3606
3607         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3608         if (!can_direct_reclaim) {
3609                 /*
3610                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3611                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3612                  * to fail.
3613                  */
3614                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3615                 goto nopage;
3616         }
3617
3618         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3619         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3620                 /*
3621                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3622                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3623                  * for somebody to do a work for us.
3624                  */
3625                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3626                         cond_resched();
3627                         goto retry;
3628                 }
3629                 goto nopage;
3630         }
3631
3632         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3633         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3634                 goto nopage;
3635
3636         /*
3637          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3638          * attempts after direct reclaim are synchronous
3639          */
3640         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3641                                         migration_mode,
3642                                         &compact_result);
3643         if (page)
3644                 goto got_pg;
3645
3646         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3647         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3648                 /*
3649                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3650                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3651                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3652                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3653                  * instead of entering direct reclaim.
3654                  */
3655                 if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3656                         goto nopage;
3657
3658                 /*
3659                  * Compaction is contended so rather back off than cause
3660                  * excessive stalls.
3661                  */
3662                 if(compact_result == COMPACT_CONTENDED)
3663                         goto nopage;
3664         }
3665
3666         if (order && compaction_made_progress(compact_result))
3667                 compaction_retries++;
3668
3669         /* Try direct reclaim and then allocating */
3670         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3671                                                         &did_some_progress);
3672         if (page)
3673                 goto got_pg;
3674
3675         /* Do not loop if specifically requested */
3676         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3677                 goto noretry;
3678
3679         /*
3680          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3681          * __GFP_REPEAT
3682          */
3683         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3684                 goto noretry;
3685
3686         /*
3687          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3688          * their order will become available due to high fragmentation so
3689          * always increment the no progress counter for them
3690          */
3691         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3692                 no_progress_loops = 0;
3693         else
3694                 no_progress_loops++;
3695
3696         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3697                                  did_some_progress > 0, no_progress_loops))
3698                 goto retry;
3699
3700         /*
3701          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3702          * reclaim is not able to make any progress because the current
3703          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3704          * of free memory (see __compaction_suitable)
3705          */
3706         if (did_some_progress > 0 &&
3707                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3708                                 compact_result, &migration_mode,
3709                                 compaction_retries))
3710                 goto retry;
3711
3712         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3713         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3714         if (page)
3715                 goto got_pg;
3716
3717         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3718         if (did_some_progress) {
3719                 no_progress_loops = 0;
3720                 goto retry;
3721         }
3722
3723 noretry:
3724         /*
3725          * High-order allocations do not necessarily loop after direct reclaim
3726          * and reclaim/compaction depends on compaction being called after
3727          * reclaim so call directly if necessary.
3728          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3729          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3730          * khugepaged trying to collapse. All other requests should tolerate
3731          * at least light sync migration.
3732          */
3733         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask) && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3734                 migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3735         else
3736                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3737         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3738                                             ac, migration_mode,
3739                                             &compact_result);
3740         if (page)
3741                 goto got_pg;
3742 nopage:
3743         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3744 got_pg:
3745         return page;
3746 }
3747
3748 /*
3749  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3750  */
3751 struct page *
3752 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3753                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3754 {
3755         struct page *page;
3756         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3757         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_FAIR;
3758         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3759         struct alloc_context ac = {
3760                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3761                 .zonelist = zonelist,
3762                 .nodemask = nodemask,
3763                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3764         };
3765
3766         if (cpusets_enabled()) {
3767                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3768                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3769                 if (!ac.nodemask)
3770                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3771         }
3772
3773         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3774
3775         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3776
3777         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3778
3779         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3780                 return NULL;
3781
3782         /*
3783          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3784          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3785          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3786          */
3787         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3788                 return NULL;
3789
3790         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3791                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3792
3793 retry_cpuset:
3794         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3795
3796         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3797         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3798
3799         /*
3800          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3801          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3802          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3803          */
3804         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3805                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3806         if (!ac.preferred_zoneref) {
3807                 page = NULL;
3808                 goto no_zone;
3809         }
3810
3811         /* First allocation attempt */
3812         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3813         if (likely(page))
3814                 goto out;
3815
3816         /*
3817          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3818          * because I/O on the device might not complete.
3819          */
3820         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3821         ac.spread_dirty_pages = false;
3822
3823         /*
3824          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
3825          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
3826          */
3827         if (cpusets_enabled())
3828                 ac.nodemask = nodemask;
3829         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3830
3831 no_zone:
3832         /*
3833          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3834          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3835          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3836          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3837          */
3838         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))) {
3839                 alloc_mask = gfp_mask;
3840                 goto retry_cpuset;
3841         }
3842
3843 out:
3844         if (kmemcheck_enabled && page)
3845                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3846
3847         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3848
3849         return page;
3850 }
3851 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3852
3853 /*
3854  * Common helper functions.
3855  */
3856 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3857 {
3858         struct page *page;
3859
3860         /*
3861          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3862          * a highmem page
3863          */
3864         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3865
3866         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3867         if (!page)
3868                 return 0;
3869         return (unsigned long) page_address(page);
3870 }
3871 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3872
3873 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3874 {
3875         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3876 }
3877 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3878
3879 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3880 {
3881         if (put_page_testzero(page)) {
3882                 if (order == 0)
3883                         free_hot_cold_page(page, false);
3884                 else
3885                         __free_pages_ok(page, order);
3886         }
3887 }
3888
3889 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3890
3891 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3892 {
3893         if (addr != 0) {
3894                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3895                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3896         }
3897 }
3898
3899 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3900
3901 /*
3902  * Page Fragment:
3903  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3904  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3905  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3906  *
3907  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3908  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3909  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3910  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3911  */
3912 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3913                                        gfp_t gfp_mask)
3914 {
3915         struct page *page = NULL;
3916         gfp_t gfp = gfp_mask;
3917
3918 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3919         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3920                     __GFP_NOMEMALLOC;
3921         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3922                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3923         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3924 #endif
3925         if (unlikely(!page))
3926                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3927
3928         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3929
3930         return page;
3931 }
3932
3933 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3934                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3935 {
3936         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3937         struct page *page;
3938         int offset;
3939
3940         if (unlikely(!nc->va)) {
3941 refill:
3942                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3943                 if (!page)
3944                         return NULL;
3945
3946 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3947                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3948                 size = nc->size;
3949 #endif
3950                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3951                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3952                  */
3953                 page_ref_add(page, size - 1);
3954
3955                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3956                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3957                 nc->pagecnt_bias = size;
3958                 nc->offset = size;
3959         }
3960
3961         offset = nc->offset - fragsz;
3962         if (unlikely(offset < 0)) {
3963                 page = virt_to_page(nc->va);
3964
3965                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3966                         goto refill;
3967
3968 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3969                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3970                 size = nc->size;
3971 #endif
3972                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3973                 set_page_count(page, size);
3974
3975                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3976                 nc->pagecnt_bias = size;
3977                 offset = size - fragsz;
3978         }
3979
3980         nc->pagecnt_bias--;
3981         nc->offset = offset;
3982
3983         return nc->va + offset;
3984 }
3985 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3986
3987 /*
3988  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3989  */
3990 void __free_page_frag(void *addr)
3991 {
3992         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3993
3994         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3995                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3996 }
3997 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3998
3999 /*
4000  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
4001  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
4002  * equivalent to alloc_pages.
4003  *
4004  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
4005  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
4006  */
4007 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4008 {
4009         struct page *page;
4010
4011         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4012         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
4013                 __free_pages(page, order);
4014                 page = NULL;
4015         }
4016         return page;
4017 }
4018
4019 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4020 {
4021         struct page *page;
4022
4023         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4024         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
4025                 __free_pages(page, order);
4026                 page = NULL;
4027         }
4028         return page;
4029 }
4030
4031 /*
4032  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
4033  * alloc_kmem_pages.
4034  */
4035 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
4036 {
4037         memcg_kmem_uncharge(page, order);
4038         __free_pages(page, order);
4039 }
4040
4041 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4042 {
4043         if (addr != 0) {
4044                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4045                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4046         }
4047 }
4048
4049 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4050                 size_t size)
4051 {
4052         if (addr) {
4053                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4054                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4055
4056                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4057                 while (used < alloc_end) {
4058                         free_page(used);
4059                         used += PAGE_SIZE;
4060                 }
4061         }
4062         return (void *)addr;
4063 }
4064
4065 /**
4066  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4067  * @size: the number of bytes to allocate
4068  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4069  *
4070  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4071  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4072  * allocate memory in power-of-two pages.
4073  *
4074  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4075  *
4076  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4077  */
4078 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4079 {
4080         unsigned int order = get_order(size);
4081         unsigned long addr;
4082
4083         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4084         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4085 }
4086 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4087
4088 /**
4089  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4090  *                         pages on a node.
4091  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4092  * @size: the number of bytes to allocate
4093  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4094  *
4095  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4096  * back.
4097  */
4098 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4099 {
4100         unsigned int order = get_order(size);
4101         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4102         if (!p)
4103                 return NULL;
4104         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4105 }
4106
4107 /**
4108  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4109  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4110  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4111  *
4112  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4113  */
4114 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4115 {
4116         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4117         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4118
4119         while (addr < end) {
4120                 free_page(addr);
4121                 addr += PAGE_SIZE;
4122         }
4123 }
4124 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4125
4126 /**
4127  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4128  * @offset: The zone index of the highest zone
4129  *
4130  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4131  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4132  * zone, the number of pages is calculated as:
4133  *     managed_pages - high_pages
4134  */
4135 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4136 {
4137         struct zoneref *z;
4138         struct zone *zone;
4139
4140         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4141         unsigned long sum = 0;
4142
4143         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4144
4145         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4146                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4147                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4148                 if (size > high)
4149                         sum += size - high;
4150         }
4151
4152         return sum;
4153 }
4154
4155 /**
4156  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4157  *
4158  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4159  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4160  */
4161 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4162 {
4163         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4164 }
4165 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4166
4167 /**
4168  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4169  *
4170  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4171  * high watermark within all zones.
4172  */
4173 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4174 {
4175         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4176 }
4177
4178 static inline void show_node(struct zone *zone)
4179 {
4180         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4181                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4182 }
4183
4184 long si_mem_available(void)
4185 {
4186         long available;
4187         unsigned long pagecache;
4188         unsigned long wmark_low = 0;
4189         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4190         struct zone *zone;
4191         int lru;
4192
4193         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4194                 pages[lru] = global_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4195
4196         for_each_zone(zone)
4197                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4198
4199         /*
4200          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4201          * without causing swapping.
4202          */
4203         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4204
4205         /*
4206          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4207          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4208          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4209          */
4210         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4211         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4212         available += pagecache;
4213
4214         /*
4215          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4216          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4217          */
4218         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4219                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4220
4221         if (available < 0)
4222                 available = 0;
4223         return available;
4224 }
4225 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4226
4227 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4228 {
4229         val->totalram = totalram_pages;
4230         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
4231         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4232         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4233         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4234         val->freehigh = nr_free_highpages();
4235         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4236 }
4237
4238 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4239
4240 #ifdef CONFIG_NUMA
4241 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4242 {
4243         int zone_type;          /* needs to be signed */
4244         unsigned long managed_pages = 0;
4245         unsigned long managed_highpages = 0;
4246         unsigned long free_highpages = 0;
4247         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4248
4249         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4250                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4251         val->totalram = managed_pages;
4252         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
4253         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4254 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4255         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4256                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4257
4258                 if (is_highmem(zone)) {
4259                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4260                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4261                 }
4262         }
4263         val->totalhigh = managed_highpages;
4264         val->freehigh = free_highpages;
4265 #else
4266         val->totalhigh = managed_highpages;
4267         val->freehigh = free_highpages;
4268 #endif
4269         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4270 }
4271 #endif
4272
4273 /*
4274  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4275  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4276  */
4277 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4278 {
4279         bool ret = false;
4280         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4281
4282         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4283                 goto out;
4284
4285         do {
4286                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4287                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4288         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4289 out:
4290         return ret;
4291 }
4292
4293 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4294
4295 static void show_migration_types(unsigned char type)
4296 {
4297         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4298                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4299                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4300                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4301                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4302 #ifdef CONFIG_CMA
4303                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4304 #endif
4305 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4306                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4307 #endif
4308         };
4309         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4310         char *p = tmp;
4311         int i;
4312
4313         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4314                 if (type & (1 << i))
4315                         *p++ = types[i];
4316         }
4317
4318         *p = '\0';
4319         printk("(%s) ", tmp);
4320 }
4321
4322 /*
4323  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4324  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4325  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4326  *
4327  * Bits in @filter:
4328  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4329  *   cpuset.
4330  */
4331 void show_free_areas(unsigned int filter)
4332 {
4333         unsigned long free_pcp = 0;
4334         int cpu;
4335         struct zone *zone;
4336
4337         for_each_populated_zone(zone) {
4338                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4339                         continue;
4340
4341                 for_each_online_cpu(cpu)
4342                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4343         }
4344
4345         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4346                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4347                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4348                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4349                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4350                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4351                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4352                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4353                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4354                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4355                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4356                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4357                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4358                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4359                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
4360                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4361                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4362                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4363                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4364                 global_page_state(NR_SHMEM),
4365                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4366                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4367                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4368                 free_pcp,
4369                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4370
4371         for_each_populated_zone(zone) {
4372                 int i;
4373
4374                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4375                         continue;
4376
4377                 free_pcp = 0;
4378                 for_each_online_cpu(cpu)
4379                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4380
4381                 show_node(zone);
4382                 printk("%s"
4383                         " free:%lukB"
4384                         " min:%lukB"
4385                         " low:%lukB"
4386                         " high:%lukB"
4387                         " active_anon:%lukB"
4388                         " inactive_anon:%lukB"
4389                         " active_file:%lukB"
4390                         " inactive_file:%lukB"
4391                         " unevictable:%lukB"
4392                         " isolated(anon):%lukB"
4393                         " isolated(file):%lukB"
4394                         " present:%lukB"
4395                         " managed:%lukB"
4396                         " mlocked:%lukB"
4397                         " dirty:%lukB"
4398                         " writeback:%lukB"
4399                         " mapped:%lukB"
4400                         " shmem:%lukB"
4401                         " slab_reclaimable:%lukB"
4402                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4403                         " kernel_stack:%lukB"
4404                         " pagetables:%lukB"
4405                         " unstable:%lukB"
4406                         " bounce:%lukB"
4407                         " free_pcp:%lukB"
4408                         " local_pcp:%ukB"
4409                         " free_cma:%lukB"
4410                         " writeback_tmp:%lukB"
4411                         " pages_scanned:%lu"
4412                         " all_unreclaimable? %s"
4413                         "\n",
4414                         zone->name,
4415                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4416                         K(min_wmark_pages(zone)),
4417                         K(low_wmark_pages(zone)),
4418                         K(high_wmark_pages(zone)),
4419                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
4420                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
4421                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
4422                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
4423                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
4424                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
4425                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
4426                         K(zone->present_pages),
4427                         K(zone->managed_pages),
4428                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4429                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
4430                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
4431                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
4432                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
4433                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4434                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4435                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
4436                                 THREAD_SIZE / 1024,
4437                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4438                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
4439                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4440                         K(free_pcp),
4441                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4442                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
4443                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4444                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
4445                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
4446                         );
4447                 printk("lowmem_reserve[]:");
4448                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4449                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4450                 printk("\n");
4451         }
4452
4453         for_each_populated_zone(zone) {
4454                 unsigned int order;
4455                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4456                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4457
4458                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4459                         continue;
4460                 show_node(zone);
4461                 printk("%s: ", zone->name);
4462
4463                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4464                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4465                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4466                         int type;
4467
4468                         nr[order] = area->nr_free;
4469                         total += nr[order] << order;
4470
4471                         types[order] = 0;
4472                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4473                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4474                                         types[order] |= 1 << type;
4475                         }
4476                 }
4477                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4478                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4479                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
4480                         if (nr[order])
4481                                 show_migration_types(types[order]);
4482                 }
4483                 printk("= %lukB\n", K(total));
4484         }
4485
4486         hugetlb_show_meminfo();
4487
4488         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
4489
4490         show_swap_cache_info();
4491 }
4492
4493 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4494 {
4495         zoneref->zone = zone;
4496         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4497 }
4498
4499 /*
4500  * Builds allocation fallback zone lists.
4501  *
4502  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4503  */
4504 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4505                                 int nr_zones)
4506 {
4507         struct zone *zone;
4508         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4509
4510         do {
4511                 zone_type--;
4512                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4513                 if (populated_zone(zone)) {
4514                         zoneref_set_zone(zone,
4515                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4516                         check_highest_zone(zone_type);
4517                 }
4518         } while (zone_type);
4519
4520         return nr_zones;
4521 }
4522
4523
4524 /*
4525  *  zonelist_order:
4526  *  0 = automatic detection of better ordering.
4527  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4528  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4529  *
4530  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4531  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4532  */
4533 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4534 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4535 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4536
4537 /* zonelist order in the kernel.
4538  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4539  */
4540 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4541 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4542
4543
4544 #ifdef CONFIG_NUMA
4545 /* The value user specified ....changed by config */
4546 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4547 /* string for sysctl */
4548 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4549 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4550
4551 /*
4552  * interface for configure zonelist ordering.
4553  * command line option "numa_zonelist_order"
4554  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4555  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4556  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4557  */
4558
4559 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4560 {
4561         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4562                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4563         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4564                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4565         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4566                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4567         } else {
4568                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4569                 return -EINVAL;
4570         }
4571         return 0;
4572 }
4573
4574 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4575 {
4576         int ret;
4577
4578         if (!s)
4579                 return 0;
4580
4581         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4582         if (ret == 0)
4583                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4584
4585         return ret;
4586 }
4587 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4588
4589 /*
4590  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4591  */
4592 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4593                 void __user *buffer, size_t *length,
4594                 loff_t *ppos)
4595 {
4596         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4597         int ret;
4598         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4599
4600         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4601         if (write) {
4602                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4603                         ret = -EINVAL;
4604                         goto out;
4605                 }
4606                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4607         }
4608         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4609         if (ret)
4610                 goto out;
4611         if (write) {
4612                 int oldval = user_zonelist_order;
4613
4614                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4615                 if (ret) {
4616                         /*
4617                          * bogus value.  restore saved string
4618                          */
4619                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4620                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4621                         user_zonelist_order = oldval;
4622                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4623                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4624                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4625                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4626                 }
4627         }
4628 out:
4629         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4630         return ret;
4631 }
4632
4633
4634 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4635 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4636
4637 /**
4638  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4639  * @node: node whose fallback list we're appending
4640  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4641  *
4642  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4643  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4644  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4645  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4646  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4647  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4648  * on them otherwise.
4649  * It returns -1 if no node is found.
4650  */
4651 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4652 {
4653         int n, val;
4654         int min_val = INT_MAX;
4655         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4656         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4657
4658         /* Use the local node if we haven't already */
4659         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4660                 node_set(node, *used_node_mask);
4661                 return node;
4662         }
4663
4664         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4665
4666                 /* Don't want a node to appear more than once */
4667                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4668                         continue;
4669
4670                 /* Use the distance array to find the distance */
4671                 val = node_distance(node, n);
4672
4673                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4674                 val += (n < node);
4675
4676                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4677                 tmp = cpumask_of_node(n);
4678                 if (!cpumask_empty(tmp))
4679                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4680
4681                 /* Slight preference for less loaded node */
4682                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4683                 val += node_load[n];
4684
4685                 if (val < min_val) {
4686                         min_val = val;
4687                         best_node = n;
4688                 }
4689         }
4690
4691         if (best_node >= 0)
4692                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4693
4694         return best_node;
4695 }
4696
4697
4698 /*
4699  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4700  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4701  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4702  */
4703 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4704 {
4705         int j;
4706         struct zonelist *zonelist;
4707
4708         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4709         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4710                 ;
4711         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4712         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4713         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4714 }
4715
4716 /*
4717  * Build gfp_thisnode zonelists
4718  */
4719 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4720 {
4721         int j;
4722         struct zonelist *zonelist;
4723
4724         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4725         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4726         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4727         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4728 }
4729
4730 /*
4731  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4732  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4733  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4734  * may still exist in local DMA zone.
4735  */
4736 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4737
4738 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4739 {
4740         int pos, j, node;
4741         int zone_type;          /* needs to be signed */
4742         struct zone *z;
4743         struct zonelist *zonelist;
4744
4745         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4746         pos = 0;
4747         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4748                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4749                         node = node_order[j];
4750                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4751                         if (populated_zone(z)) {
4752                                 zoneref_set_zone(z,
4753                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4754                                 check_highest_zone(zone_type);
4755                         }
4756                 }
4757         }
4758         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4759         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4760 }
4761
4762 #if defined(CONFIG_64BIT)
4763 /*
4764  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4765  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4766  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4767  */
4768 static int default_zonelist_order(void)
4769 {
4770         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4771 }
4772 #else
4773 /*
4774  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4775  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4776  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4777  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4778  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4779  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4780  */
4781 static int default_zonelist_order(void)
4782 {
4783         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4784 }
4785 #endif /* CONFIG_64BIT */
4786
4787 static void set_zonelist_order(void)
4788 {
4789         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4790                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4791         else
4792                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4793 }
4794
4795 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4796 {
4797         int i, node, load;
4798         nodemask_t used_mask;
4799         int local_node, prev_node;
4800         struct zonelist *zonelist;
4801         unsigned int order = current_zonelist_order;
4802
4803         /* initialize zonelists */
4804         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4805                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4806                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4807                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4808         }
4809
4810         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4811         local_node = pgdat->node_id;
4812         load = nr_online_nodes;
4813         prev_node = local_node;
4814         nodes_clear(used_mask);
4815
4816         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4817         i = 0;
4818
4819         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4820                 /*
4821                  * We don't want to pressure a particular node.
4822                  * So adding penalty to the first node in same
4823                  * distance group to make it round-robin.
4824                  */
4825                 if (node_distance(local_node, node) !=
4826                     node_distance(local_node, prev_node))
4827                         node_load[node] = load;
4828
4829                 prev_node = node;
4830                 load--;
4831                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4832                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4833                 else
4834                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4835         }
4836
4837         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4838                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4839                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4840         }
4841
4842         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4843 }
4844
4845 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4846 /*
4847  * Return node id of node used for "local" allocations.
4848  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4849  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4850  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4851  */
4852 int local_memory_node(int node)
4853 {
4854         struct zoneref *z;
4855
4856         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4857                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4858                                    NULL);
4859         return z->zone->node;
4860 }
4861 #endif
4862
4863 #else   /* CONFIG_NUMA */
4864
4865 static void set_zonelist_order(void)
4866 {
4867         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4868 }
4869
4870 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4871 {
4872         int node, local_node;
4873         enum zone_type j;
4874         struct zonelist *zonelist;
4875
4876         local_node = pgdat->node_id;
4877
4878         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4879         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4880
4881         /*
4882          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4883          * of all the other nodes.
4884          * We don't want to pressure a particular node, so when
4885          * building the zones for node N, we make sure that the
4886          * zones coming right after the local ones are those from
4887          * node N+1 (modulo N)
4888          */
4889         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4890                 if (!node_online(node))
4891                         continue;
4892                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4893         }
4894         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4895                 if (!node_online(node))
4896                         continue;
4897                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4898         }
4899
4900         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4901         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4902 }
4903
4904 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4905
4906 /*
4907  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4908  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4909  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4910  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4911  * with interrupts disabled.
4912  *
4913  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4914  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4915  * hotplugged processors.
4916  *
4917  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4918  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4919  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4920  */
4921 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4922 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4923 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4924
4925 /*
4926  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4927  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4928  */
4929 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4930
4931 /* return values int ....just for stop_machine() */
4932 static int __build_all_zonelists(void *data)
4933 {
4934         int nid;
4935         int cpu;
4936         pg_data_t *self = data;
4937
4938 #ifdef CONFIG_NUMA
4939         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4940 #endif
4941
4942         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4943                 build_zonelists(self);
4944         }
4945
4946         for_each_online_node(nid) {
4947                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4948
4949                 build_zonelists(pgdat);
4950         }
4951
4952         /*
4953          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4954          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4955          * each zone will be allocated later when the per cpu
4956          * allocator is available.
4957          *
4958          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4959          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4960          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4961          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4962          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4963          * (a chicken-egg dilemma).
4964          */
4965         for_each_possible_cpu(cpu) {
4966                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4967
4968 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4969                 /*
4970                  * We now know the "local memory node" for each node--
4971                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4972                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4973                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4974                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4975                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4976                  */
4977                 if (cpu_online(cpu))
4978                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4979 #endif
4980         }
4981
4982         return 0;
4983 }
4984
4985 static noinline void __init
4986 build_all_zonelists_init(void)
4987 {
4988         __build_all_zonelists(NULL);
4989         mminit_verify_zonelist();
4990         cpuset_init_current_mems_allowed();
4991 }
4992
4993 /*
4994  * Called with zonelists_mutex held always
4995  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4996  *
4997  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4998  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4999  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5000  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5001  */
5002 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5003 {
5004         set_zonelist_order();
5005
5006         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5007                 build_all_zonelists_init();
5008         } else {
5009 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5010                 if (zone)
5011                         setup_zone_pageset(zone);
5012 #endif
5013                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5014                    of zonelist */
5015                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5016                 /* cpuset refresh routine should be here */
5017         }
5018         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5019         /*
5020          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5021          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5022          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5023          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5024          * disabled and enable it later
5025          */
5026         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5027                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5028         else
5029                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5030
5031         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5032                 nr_online_nodes,
5033                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5034                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5035                 vm_total_pages);
5036 #ifdef CONFIG_NUMA
5037         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5038 #endif
5039 }
5040
5041 /*
5042  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
5043  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
5044  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
5045  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
5046  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
5047  * conservative, even though it seems large.
5048  *
5049  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
5050  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
5051  */
5052 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
5053
5054 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5055 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
5056 {
5057         unsigned long size = 1;
5058
5059         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
5060
5061         while (size < pages)
5062                 size <<= 1;
5063
5064         /*
5065          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
5066          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
5067          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
5068          */
5069         size = min(size, 4096UL);
5070
5071         return max(size, 4UL);
5072 }
5073 #else
5074 /*
5075  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
5076  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
5077  *
5078  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
5079  *
5080  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
5081  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
5082  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
5083  *
5084  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
5085  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
5086  *
5087  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
5088  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
5089  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
5090  */
5091 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
5092 {
5093         return 4096UL;
5094 }
5095 #endif
5096
5097 /*
5098  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
5099  * to extract the more random high bits from the multiplicative
5100  * hash function before the remainder is taken.
5101  */
5102 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
5103 {
5104         return ffz(~size);
5105 }
5106
5107 /*
5108  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5109  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5110  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5111  */
5112 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5113                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5114 {
5115         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5116         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5117         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5118         unsigned long pfn;
5119         unsigned long nr_initialised = 0;
5120 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5121         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5122 #endif
5123
5124         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5125                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5126
5127         /*
5128          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5129          * memory
5130          */
5131         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5132                 start_pfn += altmap->reserve;
5133
5134         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5135                 /*
5136                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5137                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5138                  */
5139                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5140                         goto not_early;
5141
5142                 if (!early_pfn_valid(pfn))
5143                         continue;
5144                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5145                         continue;
5146                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5147                         break;
5148
5149 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5150                 /*
5151                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
5152                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
5153                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
5154                  */
5155                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
5156                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5157                                 continue;
5158
5159                 /*
5160                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5161                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5162                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5163                  */
5164                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5165                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5166                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5167                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5168                                                 break;
5169                                 r = tmp;
5170                         }
5171                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5172                             memblock_is_mirror(r)) {
5173                                 /* already initialized as NORMAL */
5174                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5175                                 continue;
5176                         }
5177                 }
5178 #endif
5179
5180 not_early:
5181                 /*
5182                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5183                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5184                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5185                  * the address space during boot when many long-lived
5186                  * kernel allocations are made.
5187                  *
5188                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5189                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5190                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5191                  * pfn out of zone.
5192                  */
5193                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5194                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5195
5196                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5197                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5198                 } else {
5199                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5200                 }
5201         }
5202 }
5203
5204 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5205 {
5206         unsigned int order, t;
5207         for_each_migratetype_order(order, t) {
5208                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5209                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5210         }
5211 }
5212
5213 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5214 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5215         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5216 #endif
5217
5218 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5219 {
5220 #ifdef CONFIG_MMU
5221         int batch;
5222
5223         /*
5224          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5225          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5226          *
5227          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5228          */
5229         batch = zone->managed_pages / 1024;
5230         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5231                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5232         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5233         if (batch < 1)
5234                 batch = 1;
5235
5236         /*
5237          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5238          * of 2 value was found to be more likely to have
5239          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5240          *
5241          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5242          * batches of pages, one task can end up with a lot
5243          * of pages of one half of the possible page colors
5244          * and the other with pages of the other colors.
5245          */
5246         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5247
5248         return batch;
5249
5250 #else
5251         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5252          * conditions.
5253          *
5254          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5255          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5256          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5257          *
5258          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5259          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5260          * can be a significant delay between the individual batches being
5261          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5262          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5263          */
5264         return 0;
5265 #endif
5266 }
5267
5268 /*
5269  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5270  * ->batch must never be higher then ->high.
5271  * The following function updates them in a safe manner without read side
5272  * locking.
5273  *
5274  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5275  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5276  *
5277  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5278  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5279  * exist).
5280  */
5281 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5282                 unsigned long batch)
5283 {
5284        /* start with a fail safe value for batch */
5285         pcp->batch = 1;
5286         smp_wmb();
5287
5288        /* Update high, then batch, in order */
5289         pcp->high = high;
5290         smp_wmb();
5291
5292         pcp->batch = batch;
5293 }
5294
5295 /* a companion to pageset_set_high() */
5296 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5297 {
5298         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5299 }
5300
5301 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5302 {
5303         struct per_cpu_pages *pcp;
5304         int migratetype;
5305
5306         memset(p, 0, sizeof(*p));
5307
5308         pcp = &p->pcp;
5309         pcp->count = 0;
5310         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5311                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5312 }
5313
5314 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5315 {
5316         pageset_init(p);
5317         pageset_set_batch(p, batch);
5318 }
5319
5320 /*
5321  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5322  * to the value high for the pageset p.
5323  */
5324 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5325                                 unsigned long high)
5326 {
5327         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5328         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5329                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5330
5331         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5332 }
5333
5334 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5335                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5336 {
5337         if (percpu_pagelist_fraction)
5338                 pageset_set_high(pcp,
5339                         (zone->managed_pages /
5340                                 percpu_pagelist_fraction));
5341         else
5342                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5343 }
5344
5345 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5346 {
5347         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5348
5349         pageset_init(pcp);
5350         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5351 }
5352
5353 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5354 {
5355         int cpu;
5356         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5357         for_each_possible_cpu(cpu)
5358                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5359 }
5360
5361 /*
5362  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5363  * Before this call only boot pagesets were available.
5364  */
5365 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5366 {
5367         struct zone *zone;
5368
5369         for_each_populated_zone(zone)
5370                 setup_zone_pageset(zone);
5371 }
5372
5373 static noinline __init_refok
5374 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
5375 {
5376         int i;
5377         size_t alloc_size;
5378
5379         /*
5380          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
5381          * per zone.
5382          */
5383         zone->wait_table_hash_nr_entries =
5384                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
5385         zone->wait_table_bits =
5386                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
5387         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
5388                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
5389
5390         if (!slab_is_available()) {
5391                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
5392                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
5393                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
5394         } else {
5395                 /*
5396                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
5397                  * via memory hot-add.
5398                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
5399                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
5400                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
5401                  * node itself as well.
5402                  * To use this new node's memory, further consideration will be
5403                  * necessary.
5404                  */
5405                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
5406         }
5407         if (!zone->wait_table)
5408                 return -ENOMEM;
5409
5410         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
5411                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
5412
5413         return 0;
5414 }
5415
5416 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5417 {
5418         /*
5419          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5420          * relies on the ability of the linker to provide the
5421          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5422          */
5423         zone->pageset = &boot_pageset;
5424
5425         if (populated_zone(zone))
5426                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5427                         zone->name, zone->present_pages,
5428                                          zone_batchsize(zone));
5429 }
5430
5431 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5432                                         unsigned long zone_start_pfn,
5433                                         unsigned long size)
5434 {
5435         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5436         int ret;
5437         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
5438         if (ret)
5439                 return ret;
5440         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5441
5442         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5443
5444         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5445                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5446                         pgdat->node_id,
5447                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5448                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5449
5450         zone_init_free_lists(zone);
5451
5452         return 0;
5453 }
5454
5455 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5456 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5457
5458 /*
5459  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5460  */
5461 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5462                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5463 {
5464         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5465         int nid;
5466
5467         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5468                 return state->last_nid;
5469
5470         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5471         if (nid != -1) {
5472                 state->last_start = start_pfn;
5473                 state->last_end = end_pfn;
5474                 state->last_nid = nid;
5475         }
5476
5477         return nid;
5478 }
5479 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5480
5481 /**
5482  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5483  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5484  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5485  *
5486  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5487  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5488  * memblock_free_early_nid() manually.
5489  */
5490 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5491 {
5492         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5493         int i, this_nid;
5494
5495         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5496                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5497                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5498
5499                 if (start_pfn < end_pfn)
5500                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5501                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5502                                         this_nid);
5503         }
5504 }
5505
5506 /**
5507  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5508  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5509  *
5510  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5511  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5512  */
5513 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5514 {
5515         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5516         int i, this_nid;
5517
5518         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5519                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5520 }
5521
5522 /**
5523  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5524  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5525  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5526  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5527  *
5528  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5529  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5530  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5531  * PFNs will be 0.
5532  */
5533 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5534                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5535 {
5536         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5537         int i;
5538
5539         *start_pfn = -1UL;
5540         *end_pfn = 0;
5541
5542         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5543                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5544                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5545         }
5546
5547         if (*start_pfn == -1UL)
5548                 *start_pfn = 0;
5549 }
5550
5551 /*
5552  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5553  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5554  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5555  */
5556 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5557 {
5558         int zone_index;
5559         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5560                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5561                         continue;
5562
5563                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5564                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5565                         break;
5566         }
5567
5568         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5569         movable_zone = zone_index;
5570 }
5571
5572 /*
5573  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5574  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5575  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5576  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5577  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5578  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5579  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5580  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5581  */
5582 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5583                                         unsigned long zone_type,
5584                                         unsigned long node_start_pfn,
5585                                         unsigned long node_end_pfn,
5586                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5587                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5588 {
5589         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5590         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5591                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5592                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5593                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5594                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5595                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5596
5597                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5598                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5599                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5600         }
5601 }
5602
5603 /*
5604  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5605  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5606  */
5607 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5608                                         unsigned long zone_type,
5609                                         unsigned long node_start_pfn,
5610                                         unsigned long node_end_pfn,
5611                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5612                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5613                                         unsigned long *ignored)
5614 {
5615         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5616         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5617                 return 0;
5618
5619         /* Get the start and end of the zone */
5620         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5621         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5622         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5623                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5624                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5625
5626         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5627         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5628                 return 0;
5629
5630         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5631         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5632         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5633
5634         /* Return the spanned pages */
5635         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5636 }
5637
5638 /*
5639  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5640  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5641  */
5642 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5643                                 unsigned long range_start_pfn,
5644                                 unsigned long range_end_pfn)
5645 {
5646         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5647         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5648         int i;
5649
5650         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5651                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5652                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5653                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5654         }
5655         return nr_absent;
5656 }
5657
5658 /**
5659  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5660  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5661  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5662  *
5663  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5664  */
5665 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5666                                                         unsigned long end_pfn)
5667 {
5668         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5669 }
5670
5671 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5672 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5673                                         unsigned long zone_type,
5674                                         unsigned long node_start_pfn,
5675                                         unsigned long node_end_pfn,
5676                                         unsigned long *ignored)
5677 {
5678         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5679         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5680         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5681         unsigned long nr_absent;
5682
5683         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5684         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5685                 return 0;
5686
5687         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5688         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5689
5690         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5691                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5692                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5693         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5694
5695         /*
5696          * ZONE_MOVABLE handling.
5697          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5698          * and vice versa.
5699          */
5700         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5701                 if (mirrored_kernelcore) {
5702                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5703                         struct memblock_region *r;
5704
5705                         for_each_memblock(memory, r) {
5706                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5707                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5708                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5709                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5710
5711                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5712                                     memblock_is_mirror(r))
5713                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5714
5715                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5716                                     !memblock_is_mirror(r))
5717                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5718                         }
5719                 } else {
5720                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5721                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5722                 }
5723         }
5724
5725         return nr_absent;
5726 }
5727
5728 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5729 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5730                                         unsigned long zone_type,
5731                                         unsigned long node_start_pfn,
5732                                         unsigned long node_end_pfn,
5733                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5734                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5735                                         unsigned long *zones_size)
5736 {
5737         unsigned int zone;
5738
5739         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5740         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5741                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5742
5743         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5744
5745         return zones_size[zone_type];
5746 }
5747
5748 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5749                                                 unsigned long zone_type,
5750                                                 unsigned long node_start_pfn,
5751                                                 unsigned long node_end_pfn,
5752                                                 unsigned long *zholes_size)
5753 {
5754         if (!zholes_size)
5755                 return 0;
5756
5757         return zholes_size[zone_type];
5758 }
5759
5760 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5761
5762 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5763                                                 unsigned long node_start_pfn,
5764                                                 unsigned long node_end_pfn,
5765                                                 unsigned long *zones_size,
5766                                                 unsigned long *zholes_size)
5767 {
5768         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5769         enum zone_type i;
5770
5771         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5772                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5773                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5774                 unsigned long size, real_size;
5775
5776                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5777                                                   node_start_pfn,
5778                                                   node_end_pfn,
5779                                                   &zone_start_pfn,
5780                                                   &zone_end_pfn,
5781                                                   zones_size);
5782                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5783                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5784                                                   zholes_size);
5785                 if (size)
5786                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5787                 else
5788                         zone->zone_start_pfn = 0;
5789                 zone->spanned_pages = size;
5790                 zone->present_pages = real_size;
5791
5792                 totalpages += size;
5793                 realtotalpages += real_size;
5794         }
5795
5796         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5797         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5798         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5799                                                         realtotalpages);
5800 }
5801
5802 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5803 /*
5804  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5805  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5806  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5807  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5808  * bytes.
5809  */
5810 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5811 {
5812         unsigned long usemapsize;
5813
5814         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5815         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5816         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5817         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5818         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5819
5820         return usemapsize / 8;
5821 }
5822
5823 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5824                                 struct zone *zone,
5825                                 unsigned long zone_start_pfn,
5826                                 unsigned long zonesize)
5827 {
5828         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5829         zone->pageblock_flags = NULL;
5830         if (usemapsize)
5831                 zone->pageblock_flags =
5832                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5833                                                          pgdat->node_id);
5834 }
5835 #else
5836 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5837                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5838 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5839
5840 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5841
5842 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5843 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5844 {
5845         unsigned int order;
5846
5847         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5848         if (pageblock_order)
5849                 return;
5850
5851         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5852                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5853         else
5854                 order = MAX_ORDER - 1;
5855
5856         /*
5857          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5858          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5859          * powerpc.
5860          */
5861         pageblock_order = order;
5862 }
5863 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5864
5865 /*
5866  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5867  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5868  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5869  * the kernel config
5870  */
5871 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5872 {
5873 }
5874
5875 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5876
5877 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5878                                                    unsigned long present_pages)
5879 {
5880         unsigned long pages = spanned_pages;
5881
5882         /*
5883          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5884          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5885          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5886          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5887          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5888          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5889          */
5890         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5891             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5892                 pages = present_pages;
5893
5894         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5895 }
5896
5897 /*
5898  * Set up the zone data structures:
5899  *   - mark all pages reserved
5900  *   - mark all memory queues empty
5901  *   - clear the memory bitmaps
5902  *
5903  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5904  */
5905 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5906 {
5907         enum zone_type j;
5908         int nid = pgdat->node_id;
5909         int ret;
5910
5911         pgdat_resize_init(pgdat);
5912 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5913         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5914         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5915         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5916 #endif
5917 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5918         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5919         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5920         pgdat->split_queue_len = 0;
5921 #endif
5922         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5923         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5924 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5925         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5926 #endif
5927         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5928
5929         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5930                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5931                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5932                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5933
5934                 size = zone->spanned_pages;
5935                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5936
5937                 /*
5938                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5939                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5940                  * and per-cpu initialisations
5941                  */
5942                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5943                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5944                         if (freesize >= memmap_pages) {
5945                                 freesize -= memmap_pages;
5946                                 if (memmap_pages)
5947                                         printk(KERN_DEBUG
5948                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5949                                                zone_names[j], memmap_pages);
5950                         } else
5951                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5952                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5953                 }
5954
5955                 /* Account for reserved pages */
5956                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5957                         freesize -= dma_reserve;
5958                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5959                                         zone_names[0], dma_reserve);
5960                 }
5961
5962                 if (!is_highmem_idx(j))
5963                         nr_kernel_pages += freesize;
5964                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5965                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5966                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5967                 nr_all_pages += freesize;
5968
5969                 /*
5970                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5971                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5972                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5973                  */
5974                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5975 #ifdef CONFIG_NUMA
5976                 zone->node = nid;
5977                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5978                                                 / 100;
5979                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5980 #endif
5981                 zone->name = zone_names[j];
5982                 spin_lock_init(&zone->lock);
5983                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5984                 zone_seqlock_init(zone);
5985                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5986                 zone_pcp_init(zone);
5987
5988                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5989                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5990
5991                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5992                 if (!size)
5993                         continue;
5994
5995                 set_pageblock_order();
5996                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5997                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5998                 BUG_ON(ret);
5999                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6000         }
6001 }
6002
6003 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6004 {
6005         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6006         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6007
6008         /* Skip empty nodes */
6009         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6010                 return;
6011
6012 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6013         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6014         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6015         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6016         if (!pgdat->node_mem_map) {
6017                 unsigned long size, end;
6018                 struct page *map;
6019
6020                 /*
6021                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6022                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6023                  * for the buddy allocator to function correctly.
6024                  */
6025                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6026                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6027                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6028                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6029                 if (!map)
6030                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6031                                                                pgdat->node_id);
6032                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6033         }
6034 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6035         /*
6036          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6037          */
6038         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6039                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6040 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6041                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6042                         mem_map -= offset;
6043 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6044         }
6045 #endif
6046 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6047 }
6048
6049 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6050                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6051 {
6052         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6053         unsigned long start_pfn = 0;
6054         unsigned long end_pfn = 0;
6055
6056         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6057         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
6058
6059         reset_deferred_meminit(pgdat);
6060         pgdat->node_id = nid;
6061         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6062 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6063         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6064         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6065                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6066                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6067 #else
6068         start_pfn = node_start_pfn;
6069 #endif
6070         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6071                                   zones_size, zholes_size);
6072
6073         alloc_node_mem_map(pgdat);
6074 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6075         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6076                 nid, (unsigned long)pgdat,
6077                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6078 #endif
6079
6080         free_area_init_core(pgdat);
6081 }
6082
6083 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6084
6085 #if MAX_NUMNODES > 1
6086 /*
6087  * Figure out the number of possible node ids.
6088  */
6089 void __init setup_nr_node_ids(void)
6090 {
6091         unsigned int highest;
6092
6093         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6094         nr_node_ids = highest + 1;
6095 }
6096 #endif
6097
6098 /**
6099  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6100  *
6101  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6102  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6103  * all the nodes.
6104  *
6105  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6106  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6107  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6108  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6109  *
6110  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6111  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6112  * populated node map.
6113  *
6114  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6115  * requirement (single node).
6116  */
6117 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6118 {
6119         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6120         unsigned long start, end, mask;
6121         int last_nid = -1;
6122         int i, nid;
6123
6124         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6125                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6126                         last_nid = nid;
6127                         last_end = end;
6128                         continue;
6129                 }
6130
6131                 /*
6132                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6133                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6134                  * too coarse to separate the current node from the last.
6135                  */
6136                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6137                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6138                         mask <<= 1;
6139
6140                 /* accumulate all internode masks */
6141                 accl_mask |= mask;
6142         }
6143
6144         /* convert mask to number of pages */
6145         return ~accl_mask + 1;
6146 }
6147
6148 /* Find the lowest pfn for a node */
6149 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6150 {
6151         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6152         unsigned long start_pfn;
6153         int i;
6154
6155         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6156                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6157
6158         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6159                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6160                 return 0;
6161         }
6162
6163         return min_pfn;
6164 }
6165
6166 /**
6167  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6168  *
6169  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6170  * memblock_set_node().
6171  */
6172 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6173 {
6174         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6175 }
6176
6177 /*
6178  * early_calculate_totalpages()
6179  * Sum pages in active regions for movable zone.
6180  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6181  */
6182 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6183 {
6184         unsigned long totalpages = 0;
6185         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6186         int i, nid;
6187
6188         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6189                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6190
6191                 totalpages += pages;
6192                 if (pages)
6193                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6194         }
6195         return totalpages;
6196 }
6197
6198 /*
6199  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6200  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6201  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6202  * others
6203  */
6204 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6205 {
6206         int i, nid;
6207         unsigned long usable_startpfn;
6208         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6209         /* save the state before borrow the nodemask */
6210         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6211         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6212         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6213         struct memblock_region *r;
6214
6215         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6216         find_usable_zone_for_movable();
6217
6218         /*
6219          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6220          * options.
6221          */
6222         if (movable_node_is_enabled()) {
6223                 for_each_memblock(memory, r) {
6224                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6225                                 continue;
6226
6227                         nid = r->nid;
6228
6229                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6230                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6231                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6232                                 usable_startpfn;
6233                 }
6234
6235                 goto out2;
6236         }
6237
6238         /*
6239          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6240          */
6241         if (mirrored_kernelcore) {
6242                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6243
6244                 for_each_memblock(memory, r) {
6245                         if (memblock_is_mirror(r))
6246                                 continue;
6247
6248                         nid = r->nid;
6249
6250                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6251
6252                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6253                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6254                                 continue;
6255                         }
6256
6257                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6258                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6259                                 usable_startpfn;
6260                 }
6261
6262                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6263                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6264
6265                 goto out2;
6266         }
6267
6268         /*
6269          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6270          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6271          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6272          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6273          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6274          * what movablecore would have allowed.
6275          */
6276         if (required_movablecore) {
6277                 unsigned long corepages;
6278
6279                 /*
6280                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6281                  * was requested by the user
6282                  */
6283                 required_movablecore =
6284                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6285                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6286                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6287
6288                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6289         }
6290
6291         /*
6292          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6293          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6294          */
6295         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6296                 goto out;
6297
6298         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6299         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6300
6301 restart:
6302         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6303         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6304         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6305                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6306
6307                 /*
6308                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6309                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6310                  * amount of memory for the kernel
6311                  */
6312                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6313                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6314
6315                 /*
6316                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6317                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6318                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6319                  */
6320                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6321
6322                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6323                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6324                         unsigned long size_pages;
6325
6326                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6327                         if (start_pfn >= end_pfn)
6328                                 continue;
6329
6330                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6331                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6332                                 unsigned long kernel_pages;
6333                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6334                                                                 - start_pfn;
6335
6336                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6337                                                         kernelcore_remaining);
6338                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6339                                                         required_kernelcore);
6340
6341                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6342                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6343
6344                                         /*
6345                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6346                                          * that if we have to rebalance
6347                                          * kernelcore across nodes, we will
6348                                          * not double account here
6349                                          */
6350                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6351                                         continue;
6352                                 }
6353                                 start_pfn = usable_startpfn;
6354                         }
6355
6356                         /*
6357                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6358                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6359                          * number of pages used as kernelcore
6360                          */
6361                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6362                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6363                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6364                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6365
6366                         /*
6367                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6368                          * break if the kernelcore for this node has been
6369                          * satisfied
6370                          */
6371                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6372                                                                 size_pages);
6373                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6374                         if (!kernelcore_remaining)
6375                                 break;
6376                 }
6377         }
6378
6379         /*
6380          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6381          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6382          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6383          * satisfied
6384          */
6385         usable_nodes--;
6386         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6387                 goto restart;
6388
6389 out2:
6390         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6391         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6392                 zone_movable_pfn[nid] =
6393                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6394
6395 out:
6396         /* restore the node_state */
6397         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6398 }
6399
6400 /* Any regular or high memory on that node ? */
6401 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6402 {
6403         enum zone_type zone_type;
6404
6405         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6406                 return;
6407
6408         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6409                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6410                 if (populated_zone(zone)) {
6411                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6412                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6413                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6414                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6415                         break;
6416                 }
6417         }
6418 }
6419
6420 /**
6421  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6422  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6423  *
6424  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6425  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6426  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6427  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6428  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6429  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6430  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6431  * at arch_max_dma_pfn.
6432  */
6433 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6434 {
6435         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6436         int i, nid;
6437
6438         /* Record where the zone boundaries are */
6439         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6440                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6441         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6442                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6443
6444         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6445
6446         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6447                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6448                         continue;
6449
6450                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6451                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6452                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6453
6454                 start_pfn = end_pfn;
6455         }
6456         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6457         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6458
6459         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6460         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6461         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6462
6463         /* Print out the zone ranges */
6464         pr_info("Zone ranges:\n");
6465         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6466                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6467                         continue;
6468                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6469                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6470                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6471                         pr_cont("empty\n");
6472                 else
6473                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6474                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6475                                         << PAGE_SHIFT,
6476                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6477                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6478         }
6479
6480         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6481         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6482         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6483                 if (zone_movable_pfn[i])
6484                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6485                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6486         }
6487
6488         /* Print out the early node map */
6489         pr_info("Early memory node ranges\n");
6490         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6491                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6492                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6493                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6494
6495         /* Initialise every node */
6496         mminit_verify_pageflags_layout();
6497         setup_nr_node_ids();
6498         for_each_online_node(nid) {
6499                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6500                 free_area_init_node(nid, NULL,
6501                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6502
6503                 /* Any memory on that node */
6504                 if (pgdat->node_present_pages)
6505                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6506                 check_for_memory(pgdat, nid);
6507         }
6508 }
6509
6510 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6511 {
6512         unsigned long long coremem;
6513         if (!p)
6514                 return -EINVAL;
6515
6516         coremem = memparse(p, &p);
6517         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6518
6519         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6520         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6521
6522         return 0;
6523 }
6524
6525 /*
6526  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6527  * cannot be reclaimed or migrated.
6528  */
6529 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6530 {
6531         /* parse kernelcore=mirror */
6532         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6533                 mirrored_kernelcore = true;
6534                 return 0;
6535         }
6536
6537         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6538 }
6539
6540 /*
6541  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6542  * can be reclaimed or migrated.
6543  */
6544 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6545 {
6546         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6547 }
6548
6549 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6550 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6551
6552 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6553
6554 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6555 {
6556         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6557         page_zone(page)->managed_pages += count;
6558         totalram_pages += count;
6559 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6560         if (PageHighMem(page))
6561                 totalhigh_pages += count;
6562 #endif
6563         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6564 }
6565 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6566
6567 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6568 {
6569         void *pos;
6570         unsigned long pages = 0;
6571
6572         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6573         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6574         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6575                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6576                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6577                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6578         }
6579
6580         if (pages && s)
6581                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6582                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6583
6584         return pages;
6585 }
6586 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6587
6588 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6589 void free_highmem_page(struct page *page)
6590 {
6591         __free_reserved_page(page);
6592         totalram_pages++;
6593         page_zone(page)->managed_pages++;
6594         totalhigh_pages++;
6595 }
6596 #endif
6597
6598
6599 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6600 {
6601         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6602         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6603
6604         physpages = get_num_physpages();
6605         codesize = _etext - _stext;
6606         datasize = _edata - _sdata;
6607         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6608         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6609         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6610         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6611
6612         /*
6613          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6614          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6615          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6616          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6617          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6618          */
6619 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6620         do { \
6621                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6622                         size -= adj; \
6623         } while (0)
6624
6625         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6626                      _sinittext, init_code_size);
6627         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6628         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6629         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6630         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6631
6632 #undef  adj_init_size
6633
6634         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6635 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6636                 ", %luK highmem"
6637 #endif
6638                 "%s%s)\n",
6639                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6640                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6641                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6642                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6643                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6644                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6645 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6646                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6647 #endif
6648                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6649 }
6650
6651 /**
6652  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6653  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6654  *
6655  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6656  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6657  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6658  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6659  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6660  * smaller per-cpu batchsize.
6661  */
6662 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6663 {
6664         dma_reserve = new_dma_reserve;
6665 }
6666
6667 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6668 {
6669         free_area_init_node(0, zones_size,
6670                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6671 }
6672
6673 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6674                                  unsigned long action, void *hcpu)
6675 {
6676         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6677
6678         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6679                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6680                 drain_pages(cpu);
6681
6682                 /*
6683                  * Spill the event counters of the dead processor
6684                  * into the current processors event counters.
6685                  * This artificially elevates the count of the current
6686                  * processor.
6687                  */
6688                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6689
6690                 /*
6691                  * Zero the differential counters of the dead processor
6692                  * so that the vm statistics are consistent.
6693                  *
6694                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6695                  * race with what we are doing.
6696                  */
6697                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6698         }
6699         return NOTIFY_OK;
6700 }
6701
6702 void __init page_alloc_init(void)
6703 {
6704         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6705 }
6706
6707 /*
6708  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6709  *      or min_free_kbytes changes.
6710  */
6711 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6712 {
6713         struct pglist_data *pgdat;
6714         unsigned long reserve_pages = 0;
6715         enum zone_type i, j;
6716
6717         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6718                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6719                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6720                         long max = 0;
6721
6722                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6723                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6724                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6725                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6726                         }
6727
6728                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6729                         max += high_wmark_pages(zone);
6730
6731                         if (max > zone->managed_pages)
6732                                 max = zone->managed_pages;
6733
6734                         zone->totalreserve_pages = max;
6735
6736                         reserve_pages += max;
6737                 }
6738         }
6739         totalreserve_pages = reserve_pages;
6740 }
6741
6742 /*
6743  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6744  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6745  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6746  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6747  */
6748 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6749 {
6750         struct pglist_data *pgdat;
6751         enum zone_type j, idx;
6752
6753         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6754                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6755                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6756                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6757
6758                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6759
6760                         idx = j;
6761                         while (idx) {
6762                                 struct zone *lower_zone;
6763
6764                                 idx--;
6765
6766                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6767                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6768
6769                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6770                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6771                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6772                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6773                         }
6774                 }
6775         }
6776
6777         /* update totalreserve_pages */
6778         calculate_totalreserve_pages();
6779 }
6780
6781 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6782 {
6783         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6784         unsigned long lowmem_pages = 0;
6785         struct zone *zone;
6786         unsigned long flags;
6787
6788         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6789         for_each_zone(zone) {
6790                 if (!is_highmem(zone))
6791                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6792         }
6793
6794         for_each_zone(zone) {
6795                 u64 tmp;
6796
6797                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6798                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6799                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6800                 if (is_highmem(zone)) {
6801                         /*
6802                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6803                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6804                          * value here.
6805                          *
6806                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6807                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6808                          * not be capped for highmem.
6809                          */
6810                         unsigned long min_pages;
6811
6812                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6813                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6814                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6815                 } else {
6816                         /*
6817                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6818                          * proportionate to the zone's size.
6819                          */
6820                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6821                 }
6822
6823                 /*
6824                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6825                  * scale factor in proportion to available memory, but
6826                  * ensure a minimum size on small systems.
6827                  */
6828                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6829                             mult_frac(zone->managed_pages,
6830                                       watermark_scale_factor, 10000));
6831
6832                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6833                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6834
6835                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6836                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6837                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6838
6839                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6840         }
6841
6842         /* update totalreserve_pages */
6843         calculate_totalreserve_pages();
6844 }
6845
6846 /**
6847  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6848  * or when memory is hot-{added|removed}
6849  *
6850  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6851  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6852  */
6853 void setup_per_zone_wmarks(void)
6854 {
6855         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6856         __setup_per_zone_wmarks();
6857         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6858 }
6859
6860 /*
6861  * Initialise min_free_kbytes.
6862  *
6863  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6864  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6865  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6866  *
6867  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6868  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6869  *
6870  * which yields
6871  *
6872  * 16MB:        512k
6873  * 32MB:        724k
6874  * 64MB:        1024k
6875  * 128MB:       1448k
6876  * 256MB:       2048k
6877  * 512MB:       2896k
6878  * 1024MB:      4096k
6879  * 2048MB:      5792k
6880  * 4096MB:      8192k
6881  * 8192MB:      11584k
6882  * 16384MB:     16384k
6883  */
6884 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6885 {
6886         unsigned long lowmem_kbytes;
6887         int new_min_free_kbytes;
6888
6889         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6890         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6891
6892         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6893                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6894                 if (min_free_kbytes < 128)
6895                         min_free_kbytes = 128;
6896                 if (min_free_kbytes > 65536)
6897                         min_free_kbytes = 65536;
6898         } else {
6899                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6900                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6901         }
6902         setup_per_zone_wmarks();
6903         refresh_zone_stat_thresholds();
6904         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6905         return 0;
6906 }
6907 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6908
6909 /*
6910  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6911  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6912  *      changes.
6913  */
6914 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6915         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6916 {
6917         int rc;
6918
6919         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6920         if (rc)
6921                 return rc;
6922
6923         if (write) {
6924                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6925                 setup_per_zone_wmarks();
6926         }
6927         return 0;
6928 }
6929
6930 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6931         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6932 {
6933         int rc;
6934
6935         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6936         if (rc)
6937                 return rc;
6938
6939         if (write)
6940                 setup_per_zone_wmarks();
6941
6942         return 0;
6943 }
6944
6945 #ifdef CONFIG_NUMA
6946 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6947         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6948 {
6949         struct zone *zone;
6950         int rc;
6951
6952         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6953         if (rc)
6954                 return rc;
6955
6956         for_each_zone(zone)
6957                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6958                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6959         return 0;
6960 }
6961
6962 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6963         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6964 {
6965         struct zone *zone;
6966         int rc;
6967
6968         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6969         if (rc)
6970                 return rc;
6971
6972         for_each_zone(zone)
6973                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6974                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6975         return 0;
6976 }
6977 #endif
6978
6979 /*
6980  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6981  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6982  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6983  *
6984  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6985  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6986  * if in function of the boot time zone sizes.
6987  */
6988 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6989         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6990 {
6991         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6992         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6993         return 0;
6994 }
6995
6996 /*
6997  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6998  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6999  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7000  */
7001 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7002         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7003 {
7004         struct zone *zone;
7005         int old_percpu_pagelist_fraction;
7006         int ret;
7007
7008         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7009         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7010
7011         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7012         if (!write || ret < 0)
7013                 goto out;
7014
7015         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7016         if (percpu_pagelist_fraction &&
7017             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7018                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7019                 ret = -EINVAL;
7020                 goto out;
7021         }
7022
7023         /* No change? */
7024         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7025                 goto out;
7026
7027         for_each_populated_zone(zone) {
7028                 unsigned int cpu;
7029
7030                 for_each_possible_cpu(cpu)
7031                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7032                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7033         }
7034 out:
7035         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7036         return ret;
7037 }
7038
7039 #ifdef CONFIG_NUMA
7040 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7041
7042 static int __init set_hashdist(char *str)
7043 {
7044         if (!str)
7045                 return 0;
7046         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7047         return 1;
7048 }
7049 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7050 #endif
7051
7052 /*
7053  * allocate a large system hash table from bootmem
7054  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7055  *   quantity of entries
7056  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7057  */
7058 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7059                                      unsigned long bucketsize,
7060                                      unsigned long numentries,
7061                                      int scale,
7062                                      int flags,
7063                                      unsigned int *_hash_shift,
7064                                      unsigned int *_hash_mask,
7065                                      unsigned long low_limit,
7066                                      unsigned long high_limit)
7067 {
7068         unsigned long long max = high_limit;
7069         unsigned long log2qty, size;
7070         void *table = NULL;
7071
7072         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7073         if (!numentries) {
7074                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7075                 numentries = nr_kernel_pages;
7076
7077                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7078                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7079                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7080
7081                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7082                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7083                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7084                 else
7085                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7086
7087                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7088                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7089                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7090                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7091                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7092                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7093                                 BUG_ON(!numentries);
7094                         }
7095                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7096                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7097         }
7098         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7099
7100         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7101         if (max == 0) {
7102                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7103                 do_div(max, bucketsize);
7104         }
7105         max = min(max, 0x80000000ULL);
7106
7107         if (numentries < low_limit)
7108                 numentries = low_limit;
7109         if (numentries > max)
7110                 numentries = max;
7111
7112         log2qty = ilog2(numentries);
7113
7114         do {
7115                 size = bucketsize << log2qty;
7116                 if (flags & HASH_EARLY)
7117                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7118                 else if (hashdist)
7119                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7120                 else {
7121                         /*
7122                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7123                          * some pages at the end of hash table which
7124                          * alloc_pages_exact() automatically does
7125                          */
7126                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7127                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7128                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7129                         }
7130                 }
7131         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7132
7133         if (!table)
7134                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7135
7136         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7137                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7138
7139         if (_hash_shift)
7140                 *_hash_shift = log2qty;
7141         if (_hash_mask)
7142                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7143
7144         return table;
7145 }
7146
7147 /*
7148  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7149  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7150  *
7151  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7152  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
7153  * expect this function should be exact.
7154  */
7155 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7156                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7157 {
7158         unsigned long pfn, iter, found;
7159         int mt;
7160
7161         /*
7162          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7163          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7164          */
7165         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7166                 return false;
7167         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7168         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7169                 return false;
7170
7171         pfn = page_to_pfn(page);
7172         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7173                 unsigned long check = pfn + iter;
7174
7175                 if (!pfn_valid_within(check))
7176                         continue;
7177
7178                 page = pfn_to_page(check);
7179
7180                 /*
7181                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7182                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7183                  * handle each tail page individually in migration.
7184                  */
7185                 if (PageHuge(page)) {
7186                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7187                         continue;
7188                 }
7189
7190                 /*
7191                  * We can't use page_count without pin a page
7192                  * because another CPU can free compound page.
7193                  * This check already skips compound tails of THP
7194                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7195                  */
7196                 if (!page_ref_count(page)) {
7197                         if (PageBuddy(page))
7198                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7199                         continue;
7200                 }
7201
7202                 /*
7203                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7204                  * page_count() is not 0.
7205                  */
7206                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7207                         continue;
7208
7209                 if (!PageLRU(page))
7210                         found++;
7211                 /*
7212                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7213                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7214                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7215                  */
7216                 /*
7217                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7218                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7219                  *
7220                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7221                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7222                  * page at boot.
7223                  */
7224                 if (found > count)
7225                         return true;
7226         }
7227         return false;
7228 }
7229
7230 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7231 {
7232         struct zone *zone;
7233         unsigned long pfn;
7234
7235         /*
7236          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7237          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7238          * the zone but still within the section.
7239          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7240          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7241          */
7242         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7243                 return false;
7244
7245         zone = page_zone(page);
7246         pfn = page_to_pfn(page);
7247         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7248                 return false;
7249
7250         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7251 }
7252
7253 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7254
7255 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7256 {
7257         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7258                              pageblock_nr_pages) - 1);
7259 }
7260
7261 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7262 {
7263         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7264                                 pageblock_nr_pages));
7265 }
7266
7267 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7268 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7269                                         unsigned long start, unsigned long end)
7270 {
7271         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7272         unsigned long nr_reclaimed;
7273         unsigned long pfn = start;
7274         unsigned int tries = 0;
7275         int ret = 0;
7276
7277         migrate_prep();
7278
7279         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7280                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7281                         ret = -EINTR;
7282                         break;
7283                 }
7284
7285                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7286                         cc->nr_migratepages = 0;
7287                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7288                         if (!pfn) {
7289                                 ret = -EINTR;
7290                                 break;
7291                         }
7292                         tries = 0;
7293                 } else if (++tries == 5) {
7294                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7295                         break;
7296                 }
7297
7298                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7299                                                         &cc->migratepages);
7300                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7301
7302                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7303                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7304         }
7305         if (ret < 0) {
7306                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7307                 return ret;
7308         }
7309         return 0;
7310 }
7311
7312 /**
7313  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7314  * @start:      start PFN to allocate
7315  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7316  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7317  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7318  *                      in range must have the same migratetype and it must
7319  *                      be either of the two.
7320  *
7321  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7322  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7323  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7324  * pages fall in.
7325  *
7326  * The PFN range must belong to a single zone.
7327  *
7328  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7329  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7330  * need to be freed with free_contig_range().
7331  */
7332 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7333                        unsigned migratetype)
7334 {
7335         unsigned long outer_start, outer_end;
7336         unsigned int order;
7337         int ret = 0;
7338
7339         struct compact_control cc = {
7340                 .nr_migratepages = 0,
7341                 .order = -1,
7342                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7343                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7344                 .ignore_skip_hint = true,
7345         };
7346         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7347
7348         /*
7349          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7350          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7351          * have different sizes, and due to the way page allocator
7352          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7353          * that page allocator won't try to merge buddies from
7354          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7355          * other migration type.
7356          *
7357          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7358          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7359          * we are interested in).  This will put all the pages in
7360          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7361          *
7362          * When this is done, we take the pages in range from page
7363          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7364          * page allocator will never consider using them.
7365          *
7366          * This lets us mark the pageblocks back as
7367          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7368          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7369          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7370          */
7371
7372         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7373                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7374                                        false);
7375         if (ret)
7376                 return ret;
7377
7378         /*
7379          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7380          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7381          */
7382         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7383         if (ret && ret != -EBUSY)
7384                 goto done;
7385
7386         /*
7387          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7388          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7389          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7390          * What we are going to do is to allocate all pages from
7391          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7392          *
7393          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7394          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7395          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7396          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7397          * once this is done free the pages we are not interested in.
7398          *
7399          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7400          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7401          */
7402
7403         lru_add_drain_all();
7404         drain_all_pages(cc.zone);
7405
7406         order = 0;
7407         outer_start = start;
7408         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7409                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7410                         outer_start = start;
7411                         break;
7412                 }
7413                 outer_start &= ~0UL << order;
7414         }
7415
7416         if (outer_start != start) {
7417                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7418
7419                 /*
7420                  * outer_start page could be small order buddy page and
7421                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7422                  * in this case to report failed page properly
7423                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7424                  */
7425                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7426                         outer_start = start;
7427         }
7428
7429         /* Make sure the range is really isolated. */
7430         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7431                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7432                         __func__, outer_start, end);
7433                 ret = -EBUSY;
7434                 goto done;
7435         }
7436
7437         /* Grab isolated pages from freelists. */
7438         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7439         if (!outer_end) {
7440                 ret = -EBUSY;
7441                 goto done;
7442         }
7443
7444         /* Free head and tail (if any) */
7445         if (start != outer_start)
7446                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7447         if (end != outer_end)
7448                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7449
7450 done:
7451         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7452                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7453         return ret;
7454 }
7455
7456 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7457 {
7458         unsigned int count = 0;
7459
7460         for (; nr_pages--; pfn++) {
7461                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7462
7463                 count += page_count(page) != 1;
7464                 __free_page(page);
7465         }
7466         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7467 }
7468 #endif
7469
7470 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7471 /*
7472  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7473  * page high values need to be recalulated.
7474  */
7475 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7476 {
7477         unsigned cpu;
7478         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7479         for_each_possible_cpu(cpu)
7480                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7481                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7482         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7483 }
7484 #endif
7485
7486 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7487 {
7488         unsigned long flags;
7489         int cpu;
7490         struct per_cpu_pageset *pset;
7491
7492         /* avoid races with drain_pages()  */
7493         local_irq_save(flags);
7494         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7495                 for_each_online_cpu(cpu) {
7496                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7497                         drain_zonestat(zone, pset);
7498                 }
7499                 free_percpu(zone->pageset);
7500                 zone->pageset = &boot_pageset;
7501         }
7502         local_irq_restore(flags);
7503 }
7504
7505 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7506 /*
7507  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7508  * before calling this.
7509  */
7510 void
7511 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7512 {
7513         struct page *page;
7514         struct zone *zone;
7515         unsigned int order, i;
7516         unsigned long pfn;
7517         unsigned long flags;
7518         /* find the first valid pfn */
7519         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7520                 if (pfn_valid(pfn))
7521                         break;
7522         if (pfn == end_pfn)
7523                 return;
7524         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7525         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7526         pfn = start_pfn;
7527         while (pfn < end_pfn) {
7528                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7529                         pfn++;
7530                         continue;
7531                 }
7532                 page = pfn_to_page(pfn);
7533                 /*
7534                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7535                  * page_count() is not 0.
7536                  */
7537                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7538                         pfn++;
7539                         SetPageReserved(page);
7540                         continue;
7541                 }
7542
7543                 BUG_ON(page_count(page));
7544                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7545                 order = page_order(page);
7546 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7547                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7548                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7549 #endif
7550                 list_del(&page->lru);
7551                 rmv_page_order(page);
7552                 zone->free_area[order].nr_free--;
7553                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7554                         SetPageReserved((page+i));
7555                 pfn += (1 << order);
7556         }
7557         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7558 }
7559 #endif
7560
7561 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7562 {
7563         struct zone *zone = page_zone(page);
7564         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7565         unsigned long flags;
7566         unsigned int order;
7567
7568         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7569         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7570                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7571
7572                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7573                         break;
7574         }
7575         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7576
7577         return order < MAX_ORDER;
7578 }