]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
USB: gadgetfs, dummy-hcd, net2280: fix locking for callbacks
[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 <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69
70 #include <asm/sections.h>
71 #include <asm/tlbflush.h>
72 #include <asm/div64.h>
73 #include "internal.h"
74
75 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
76 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
77 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
78
79 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
80 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
81 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
82 #endif
83
84 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
85 /*
86  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
87  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
88  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
89  * defined in <linux/topology.h>.
90  */
91 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
92 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
93 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
94 #endif
95
96 /* work_structs for global per-cpu drains */
97 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
98 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
99
100 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
101 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
102 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
103 #endif
104
105 /*
106  * Array of node states.
107  */
108 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
109         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
110         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
111 #ifndef CONFIG_NUMA
112         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
113 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
114         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
115 #endif
116 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
117         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
118 #endif
119         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
120 #endif  /* NUMA */
121 };
122 EXPORT_SYMBOL(node_states);
123
124 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
125 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
126
127 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
128 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
129 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
130
131 int percpu_pagelist_fraction;
132 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
133
134 /*
135  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
136  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
137  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
138  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
139  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
140  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
141  */
142 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
143 {
144         return page->index;
145 }
146
147 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
148 {
149         page->index = migratetype;
150 }
151
152 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
153 /*
154  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
155  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
156  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
157  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
158  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
159  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
160  */
161
162 static gfp_t saved_gfp_mask;
163
164 void pm_restore_gfp_mask(void)
165 {
166         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
167         if (saved_gfp_mask) {
168                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
169                 saved_gfp_mask = 0;
170         }
171 }
172
173 void pm_restrict_gfp_mask(void)
174 {
175         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
176         WARN_ON(saved_gfp_mask);
177         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
178         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
179 }
180
181 bool pm_suspended_storage(void)
182 {
183         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
184                 return false;
185         return true;
186 }
187 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
188
189 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
190 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
191 #endif
192
193 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
194
195 /*
196  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
197  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
198  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
199  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
200  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
201  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
202  *
203  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
204  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
205  */
206 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
207 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
208          256,
209 #endif
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
211          256,
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
214          32,
215 #endif
216          32,
217 };
218
219 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
220
221 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
222 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
223          "DMA",
224 #endif
225 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
226          "DMA32",
227 #endif
228          "Normal",
229 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
230          "HighMem",
231 #endif
232          "Movable",
233 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
234          "Device",
235 #endif
236 };
237
238 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
239         "Unmovable",
240         "Movable",
241         "Reclaimable",
242         "HighAtomic",
243 #ifdef CONFIG_CMA
244         "CMA",
245 #endif
246 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
247         "Isolate",
248 #endif
249 };
250
251 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
252         NULL,
253         free_compound_page,
254 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
255         free_huge_page,
256 #endif
257 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
258         free_transhuge_page,
259 #endif
260 };
261
262 int min_free_kbytes = 1024;
263 int user_min_free_kbytes = -1;
264 int watermark_scale_factor = 10;
265
266 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
267 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
268 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
269
270 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
271 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
272 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
273 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
274 static unsigned long __initdata required_movablecore;
275 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
276 static bool mirrored_kernelcore;
277
278 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
279 int movable_zone;
280 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
281 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
282
283 #if MAX_NUMNODES > 1
284 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
285 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
286 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
287 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
288 #endif
289
290 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
291
292 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
293 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
294 {
295         unsigned long max_initialise;
296         unsigned long reserved_lowmem;
297
298         /*
299          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
300          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
301          */
302         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
303                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
304
305         /*
306          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
307          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
308          * memory to boot.
309          */
310         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
311                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
312         max_initialise += reserved_lowmem;
313
314         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
315         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
316 }
317
318 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
319 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
320 {
321         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
322
323         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
324                 return true;
325
326         return false;
327 }
328
329 /*
330  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
331  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
332  */
333 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
334                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
335                                 unsigned long *nr_initialised)
336 {
337         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
338         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
339                 return true;
340         (*nr_initialised)++;
341         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
342             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
343                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
344                 return false;
345         }
346
347         return true;
348 }
349 #else
350 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
351 {
352 }
353
354 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
355 {
356         return false;
357 }
358
359 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
360                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
361                                 unsigned long *nr_initialised)
362 {
363         return true;
364 }
365 #endif
366
367 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
368 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
369                                                         unsigned long pfn)
370 {
371 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
372         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
373 #else
374         return page_zone(page)->pageblock_flags;
375 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
376 }
377
378 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
379 {
380 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
381         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
382         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
383 #else
384         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
385         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
386 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
387 }
388
389 /**
390  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
391  * @page: The page within the block of interest
392  * @pfn: The target page frame number
393  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
394  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
395  *
396  * Return: pageblock_bits flags
397  */
398 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
399                                         unsigned long pfn,
400                                         unsigned long end_bitidx,
401                                         unsigned long mask)
402 {
403         unsigned long *bitmap;
404         unsigned long bitidx, word_bitidx;
405         unsigned long word;
406
407         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
408         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
409         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
410         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
411
412         word = bitmap[word_bitidx];
413         bitidx += end_bitidx;
414         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
415 }
416
417 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
418                                         unsigned long end_bitidx,
419                                         unsigned long mask)
420 {
421         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
422 }
423
424 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
425 {
426         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
427 }
428
429 /**
430  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
431  * @page: The page within the block of interest
432  * @flags: The flags to set
433  * @pfn: The target page frame number
434  * @end_bitidx: The last bit of interest
435  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
436  */
437 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
438                                         unsigned long pfn,
439                                         unsigned long end_bitidx,
440                                         unsigned long mask)
441 {
442         unsigned long *bitmap;
443         unsigned long bitidx, word_bitidx;
444         unsigned long old_word, word;
445
446         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
447
448         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
449         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
450         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
451         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
452
453         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
454
455         bitidx += end_bitidx;
456         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
457         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
458
459         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
460         for (;;) {
461                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
462                 if (word == old_word)
463                         break;
464                 word = old_word;
465         }
466 }
467
468 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
469 {
470         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
471                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
472                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
473
474         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
475                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
476 }
477
478 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
479 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
480 {
481         int ret = 0;
482         unsigned seq;
483         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
484         unsigned long sp, start_pfn;
485
486         do {
487                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
488                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
489                 sp = zone->spanned_pages;
490                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
491                         ret = 1;
492         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
493
494         if (ret)
495                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
496                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
497                         start_pfn, start_pfn + sp);
498
499         return ret;
500 }
501
502 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
503 {
504         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
505                 return 0;
506         if (zone != page_zone(page))
507                 return 0;
508
509         return 1;
510 }
511 /*
512  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
513  */
514 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
515 {
516         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
517                 return 1;
518         if (!page_is_consistent(zone, page))
519                 return 1;
520
521         return 0;
522 }
523 #else
524 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
525 {
526         return 0;
527 }
528 #endif
529
530 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
531                 unsigned long bad_flags)
532 {
533         static unsigned long resume;
534         static unsigned long nr_shown;
535         static unsigned long nr_unshown;
536
537         /*
538          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
539          * or allow a steady drip of one report per second.
540          */
541         if (nr_shown == 60) {
542                 if (time_before(jiffies, resume)) {
543                         nr_unshown++;
544                         goto out;
545                 }
546                 if (nr_unshown) {
547                         pr_alert(
548                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
549                                 nr_unshown);
550                         nr_unshown = 0;
551                 }
552                 nr_shown = 0;
553         }
554         if (nr_shown++ == 0)
555                 resume = jiffies + 60 * HZ;
556
557         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
558                 current->comm, page_to_pfn(page));
559         __dump_page(page, reason);
560         bad_flags &= page->flags;
561         if (bad_flags)
562                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
563                                                 bad_flags, &bad_flags);
564         dump_page_owner(page);
565
566         print_modules();
567         dump_stack();
568 out:
569         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
570         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
571         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
572 }
573
574 /*
575  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
576  *
577  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
578  *
579  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
580  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
581  *
582  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
583  * page destructors. See compound_page_dtors.
584  *
585  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
586  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
587  */
588
589 void free_compound_page(struct page *page)
590 {
591         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
592 }
593
594 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
595 {
596         int i;
597         int nr_pages = 1 << order;
598
599         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
600         set_compound_order(page, order);
601         __SetPageHead(page);
602         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
603                 struct page *p = page + i;
604                 set_page_count(p, 0);
605                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
606                 set_compound_head(p, page);
607         }
608         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
609 }
610
611 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
612 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
613 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
614                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
615 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
616 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
617
618 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
619 {
620         if (!buf)
621                 return -EINVAL;
622         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
623 }
624 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
625
626 static bool need_debug_guardpage(void)
627 {
628         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
629         if (!debug_pagealloc_enabled())
630                 return false;
631
632         if (!debug_guardpage_minorder())
633                 return false;
634
635         return true;
636 }
637
638 static void init_debug_guardpage(void)
639 {
640         if (!debug_pagealloc_enabled())
641                 return;
642
643         if (!debug_guardpage_minorder())
644                 return;
645
646         _debug_guardpage_enabled = true;
647 }
648
649 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
650         .need = need_debug_guardpage,
651         .init = init_debug_guardpage,
652 };
653
654 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
655 {
656         unsigned long res;
657
658         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
659                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
660                 return 0;
661         }
662         _debug_guardpage_minorder = res;
663         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
664         return 0;
665 }
666 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
667
668 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
669                                 unsigned int order, int migratetype)
670 {
671         struct page_ext *page_ext;
672
673         if (!debug_guardpage_enabled())
674                 return false;
675
676         if (order >= debug_guardpage_minorder())
677                 return false;
678
679         page_ext = lookup_page_ext(page);
680         if (unlikely(!page_ext))
681                 return false;
682
683         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
684
685         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
686         set_page_private(page, order);
687         /* Guard pages are not available for any usage */
688         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
689
690         return true;
691 }
692
693 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
694                                 unsigned int order, int migratetype)
695 {
696         struct page_ext *page_ext;
697
698         if (!debug_guardpage_enabled())
699                 return;
700
701         page_ext = lookup_page_ext(page);
702         if (unlikely(!page_ext))
703                 return;
704
705         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
706
707         set_page_private(page, 0);
708         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
709                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
710 }
711 #else
712 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
713 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
714                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
715 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
716                                 unsigned int order, int migratetype) {}
717 #endif
718
719 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
720 {
721         set_page_private(page, order);
722         __SetPageBuddy(page);
723 }
724
725 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
726 {
727         __ClearPageBuddy(page);
728         set_page_private(page, 0);
729 }
730
731 /*
732  * This function checks whether a page is free && is the buddy
733  * we can do coalesce a page and its buddy if
734  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
735  * (b) the buddy is in the buddy system &&
736  * (c) a page and its buddy have the same order &&
737  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
738  *
739  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
740  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
741  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
742  * serialized by zone->lock.
743  *
744  * For recording page's order, we use page_private(page).
745  */
746 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
747                                                         unsigned int order)
748 {
749         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
750                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
751                         return 0;
752
753                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
754
755                 return 1;
756         }
757
758         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
759                 /*
760                  * zone check is done late to avoid uselessly
761                  * calculating zone/node ids for pages that could
762                  * never merge.
763                  */
764                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
765                         return 0;
766
767                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
768
769                 return 1;
770         }
771         return 0;
772 }
773
774 /*
775  * Freeing function for a buddy system allocator.
776  *
777  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
778  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
779  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
780  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
781  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
782  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
783  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
784  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
785  * parts of the VM system.
786  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
787  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
788  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
789  * field.
790  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
791  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
792  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
793  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
794  * triggers coalescing into a block of larger size.
795  *
796  * -- nyc
797  */
798
799 static inline void __free_one_page(struct page *page,
800                 unsigned long pfn,
801                 struct zone *zone, unsigned int order,
802                 int migratetype)
803 {
804         unsigned long combined_pfn;
805         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
806         struct page *buddy;
807         unsigned int max_order;
808
809         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
810
811         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
812         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
813
814         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
815         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
816                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
817
818         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
819         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
820
821 continue_merging:
822         while (order < max_order - 1) {
823                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
824                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
825
826                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
827                         goto done_merging;
828                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
829                         goto done_merging;
830                 /*
831                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
832                  * merge with it and move up one order.
833                  */
834                 if (page_is_guard(buddy)) {
835                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
836                 } else {
837                         list_del(&buddy->lru);
838                         zone->free_area[order].nr_free--;
839                         rmv_page_order(buddy);
840                 }
841                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
842                 page = page + (combined_pfn - pfn);
843                 pfn = combined_pfn;
844                 order++;
845         }
846         if (max_order < MAX_ORDER) {
847                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
848                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
849                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
850                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
851                  *
852                  * We don't want to hit this code for the more frequent
853                  * low-order merging.
854                  */
855                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
856                         int buddy_mt;
857
858                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
859                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
860                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
861
862                         if (migratetype != buddy_mt
863                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
864                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
865                                 goto done_merging;
866                 }
867                 max_order++;
868                 goto continue_merging;
869         }
870
871 done_merging:
872         set_page_order(page, order);
873
874         /*
875          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
876          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
877          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
878          * that is happening, add the free page to the tail of the list
879          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
880          * as a higher order page
881          */
882         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
883                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
884                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
885                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
886                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
887                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
888                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
889                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
890                         list_add_tail(&page->lru,
891                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
892                         goto out;
893                 }
894         }
895
896         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
897 out:
898         zone->free_area[order].nr_free++;
899 }
900
901 /*
902  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
903  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
904  * check if necessary.
905  */
906 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
907                                         unsigned long check_flags)
908 {
909         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
910                 return false;
911
912         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
913                         page_ref_count(page) |
914 #ifdef CONFIG_MEMCG
915                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
916 #endif
917                         (page->flags & check_flags)))
918                 return false;
919
920         return true;
921 }
922
923 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
924 {
925         const char *bad_reason;
926         unsigned long bad_flags;
927
928         bad_reason = NULL;
929         bad_flags = 0;
930
931         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
932                 bad_reason = "nonzero mapcount";
933         if (unlikely(page->mapping != NULL))
934                 bad_reason = "non-NULL mapping";
935         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
936                 bad_reason = "nonzero _refcount";
937         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
938                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
939                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
940         }
941 #ifdef CONFIG_MEMCG
942         if (unlikely(page->mem_cgroup))
943                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
944 #endif
945         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
946 }
947
948 static inline int free_pages_check(struct page *page)
949 {
950         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
951                 return 0;
952
953         /* Something has gone sideways, find it */
954         free_pages_check_bad(page);
955         return 1;
956 }
957
958 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
959 {
960         int ret = 1;
961
962         /*
963          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
964          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
965          */
966         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
967
968         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
969                 ret = 0;
970                 goto out;
971         }
972         switch (page - head_page) {
973         case 1:
974                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
975                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
976                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
977                         goto out;
978                 }
979                 break;
980         case 2:
981                 /*
982                  * the second tail page: ->mapping is
983                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
984                  */
985                 break;
986         default:
987                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
988                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
989                         goto out;
990                 }
991                 break;
992         }
993         if (unlikely(!PageTail(page))) {
994                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
995                 goto out;
996         }
997         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
998                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
999                 goto out;
1000         }
1001         ret = 0;
1002 out:
1003         page->mapping = NULL;
1004         clear_compound_head(page);
1005         return ret;
1006 }
1007
1008 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1009                                         unsigned int order, bool check_free)
1010 {
1011         int bad = 0;
1012
1013         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1014
1015         trace_mm_page_free(page, order);
1016         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1017
1018         /*
1019          * Check tail pages before head page information is cleared to
1020          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1021          */
1022         if (unlikely(order)) {
1023                 bool compound = PageCompound(page);
1024                 int i;
1025
1026                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1027
1028                 if (compound)
1029                         ClearPageDoubleMap(page);
1030                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1031                         if (compound)
1032                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1033                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1034                                 bad++;
1035                                 continue;
1036                         }
1037                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1038                 }
1039         }
1040         if (PageMappingFlags(page))
1041                 page->mapping = NULL;
1042         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1043                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1044         if (check_free)
1045                 bad += free_pages_check(page);
1046         if (bad)
1047                 return false;
1048
1049         page_cpupid_reset_last(page);
1050         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1051         reset_page_owner(page, order);
1052
1053         if (!PageHighMem(page)) {
1054                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1057                                            PAGE_SIZE << order);
1058         }
1059         arch_free_page(page, order);
1060         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1061         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1062         kasan_free_pages(page, order);
1063
1064         return true;
1065 }
1066
1067 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1068 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1069 {
1070         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1071 }
1072
1073 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1074 {
1075         return false;
1076 }
1077 #else
1078 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1079 {
1080         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1081 }
1082
1083 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1084 {
1085         return free_pages_check(page);
1086 }
1087 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1088
1089 /*
1090  * Frees a number of pages from the PCP lists
1091  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1092  * count is the number of pages to free.
1093  *
1094  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1095  * see if this freeing clears that state.
1096  *
1097  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1098  * pinned" detection logic.
1099  */
1100 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1101                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1102 {
1103         int migratetype = 0;
1104         int batch_free = 0;
1105         bool isolated_pageblocks;
1106
1107         spin_lock(&zone->lock);
1108         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1109
1110         while (count) {
1111                 struct page *page;
1112                 struct list_head *list;
1113
1114                 /*
1115                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1116                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1117                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1118                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1119                  * lists
1120                  */
1121                 do {
1122                         batch_free++;
1123                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1124                                 migratetype = 0;
1125                         list = &pcp->lists[migratetype];
1126                 } while (list_empty(list));
1127
1128                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1129                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1130                         batch_free = count;
1131
1132                 do {
1133                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1134
1135                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1136                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1137                         list_del(&page->lru);
1138
1139                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1140                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1141                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1142                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1143                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1144                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1145
1146                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1147                                 continue;
1148
1149                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1150                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1151                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1152         }
1153         spin_unlock(&zone->lock);
1154 }
1155
1156 static void free_one_page(struct zone *zone,
1157                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1158                                 unsigned int order,
1159                                 int migratetype)
1160 {
1161         spin_lock(&zone->lock);
1162         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1163                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1164                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1165         }
1166         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1167         spin_unlock(&zone->lock);
1168 }
1169
1170 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1171                                 unsigned long zone, int nid)
1172 {
1173         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1174         init_page_count(page);
1175         page_mapcount_reset(page);
1176         page_cpupid_reset_last(page);
1177
1178         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1179 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1180         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1181         if (!is_highmem_idx(zone))
1182                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1183 #endif
1184 }
1185
1186 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1187                                         int nid)
1188 {
1189         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1190 }
1191
1192 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1193 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1194 {
1195         pg_data_t *pgdat;
1196         int nid, zid;
1197
1198         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1199                 return;
1200
1201         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1202         pgdat = NODE_DATA(nid);
1203
1204         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1205                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1206
1207                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1208                         break;
1209         }
1210         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1211 }
1212 #else
1213 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1214 {
1215 }
1216 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1217
1218 /*
1219  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1220  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1221  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1222  * sent to the buddy page allocator.
1223  */
1224 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1225 {
1226         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1227         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1228
1229         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1230                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1231                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1232
1233                         init_reserved_page(start_pfn);
1234
1235                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1236                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1237
1238                         SetPageReserved(page);
1239                 }
1240         }
1241 }
1242
1243 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1244 {
1245         unsigned long flags;
1246         int migratetype;
1247         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1248
1249         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1250                 return;
1251
1252         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1253         local_irq_save(flags);
1254         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1255         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1256         local_irq_restore(flags);
1257 }
1258
1259 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1260 {
1261         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1262         struct page *p = page;
1263         unsigned int loop;
1264
1265         prefetchw(p);
1266         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1267                 prefetchw(p + 1);
1268                 __ClearPageReserved(p);
1269                 set_page_count(p, 0);
1270         }
1271         __ClearPageReserved(p);
1272         set_page_count(p, 0);
1273
1274         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1275         set_page_refcounted(page);
1276         __free_pages(page, order);
1277 }
1278
1279 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1280         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1281
1282 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1283
1284 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1285 {
1286         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1287         int nid;
1288
1289         spin_lock(&early_pfn_lock);
1290         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1291         if (nid < 0)
1292                 nid = first_online_node;
1293         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1294
1295         return nid;
1296 }
1297 #endif
1298
1299 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1300 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1301                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1302 {
1303         int nid;
1304
1305         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1306         if (nid >= 0 && nid != node)
1307                 return false;
1308         return true;
1309 }
1310
1311 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1312 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1313 {
1314         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1315 }
1316
1317 #else
1318
1319 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1320 {
1321         return true;
1322 }
1323 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1324                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1325 {
1326         return true;
1327 }
1328 #endif
1329
1330
1331 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1332                                                         unsigned int order)
1333 {
1334         if (early_page_uninitialised(pfn))
1335                 return;
1336         return __free_pages_boot_core(page, order);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1341  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1342  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1343  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1344  * pageblocks.
1345  *
1346  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1347  *
1348  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1349  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1350  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1351  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1352  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1353  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1354  * page in a pageblock.
1355  */
1356 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1357                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1358 {
1359         struct page *start_page;
1360         struct page *end_page;
1361
1362         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1363         end_pfn--;
1364
1365         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1366                 return NULL;
1367
1368         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1369
1370         if (page_zone(start_page) != zone)
1371                 return NULL;
1372
1373         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1374
1375         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1376         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1377                 return NULL;
1378
1379         return start_page;
1380 }
1381
1382 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1383 {
1384         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1385         unsigned long block_end_pfn;
1386
1387         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1388         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1389                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1390                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1391
1392                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1393
1394                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1395                                              block_end_pfn, zone))
1396                         return;
1397         }
1398
1399         /* We confirm that there is no hole */
1400         zone->contiguous = true;
1401 }
1402
1403 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1404 {
1405         zone->contiguous = false;
1406 }
1407
1408 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1409 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1410                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1411 {
1412         int i;
1413
1414         if (!page)
1415                 return;
1416
1417         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1418         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1419             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1420                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1421                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1422                 return;
1423         }
1424
1425         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1426                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1427                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1428                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1429         }
1430 }
1431
1432 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1433 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1434 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1435
1436 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1437 {
1438         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1439                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1440 }
1441
1442 /* Initialise remaining memory on a node */
1443 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1444 {
1445         pg_data_t *pgdat = data;
1446         int nid = pgdat->node_id;
1447         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1448         unsigned long start = jiffies;
1449         unsigned long nr_pages = 0;
1450         unsigned long walk_start, walk_end;
1451         int i, zid;
1452         struct zone *zone;
1453         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1454         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1455
1456         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1457                 pgdat_init_report_one_done();
1458                 return 0;
1459         }
1460
1461         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1462         if (!cpumask_empty(cpumask))
1463                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1464
1465         /* Sanity check boundaries */
1466         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1467         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1468         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1469
1470         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1471         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1472                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1473                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1474                         break;
1475         }
1476
1477         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1478                 unsigned long pfn, end_pfn;
1479                 struct page *page = NULL;
1480                 struct page *free_base_page = NULL;
1481                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1482                 int nr_to_free = 0;
1483
1484                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1485                 pfn = first_init_pfn;
1486                 if (pfn < walk_start)
1487                         pfn = walk_start;
1488                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1489                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1490
1491                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1492                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1493                                 goto free_range;
1494
1495                         /*
1496                          * Ensure pfn_valid is checked every
1497                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1498                          */
1499                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1500                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1501                                         page = NULL;
1502                                         goto free_range;
1503                                 }
1504                         }
1505
1506                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1507                                 page = NULL;
1508                                 goto free_range;
1509                         }
1510
1511                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1512                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1513                                 page++;
1514                         } else {
1515                                 nr_pages += nr_to_free;
1516                                 deferred_free_range(free_base_page,
1517                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1518                                 free_base_page = NULL;
1519                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1520
1521                                 page = pfn_to_page(pfn);
1522                                 cond_resched();
1523                         }
1524
1525                         if (page->flags) {
1526                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1527                                 goto free_range;
1528                         }
1529
1530                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1531                         if (!free_base_page) {
1532                                 free_base_page = page;
1533                                 free_base_pfn = pfn;
1534                                 nr_to_free = 0;
1535                         }
1536                         nr_to_free++;
1537
1538                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1539                         continue;
1540 free_range:
1541                         /* Free the current block of pages to allocator */
1542                         nr_pages += nr_to_free;
1543                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1544                                                                 nr_to_free);
1545                         free_base_page = NULL;
1546                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1547                 }
1548                 /* Free the last block of pages to allocator */
1549                 nr_pages += nr_to_free;
1550                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1551
1552                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1553         }
1554
1555         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1556         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1557
1558         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1559                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1560
1561         pgdat_init_report_one_done();
1562         return 0;
1563 }
1564 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1565
1566 void __init page_alloc_init_late(void)
1567 {
1568         struct zone *zone;
1569
1570 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1571         int nid;
1572
1573         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1574         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1575         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1576                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1577         }
1578
1579         /* Block until all are initialised */
1580         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1581
1582         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1583         files_maxfiles_init();
1584 #endif
1585
1586         for_each_populated_zone(zone)
1587                 set_zone_contiguous(zone);
1588 }
1589
1590 #ifdef CONFIG_CMA
1591 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1592 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1593 {
1594         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1595         struct page *p = page;
1596
1597         do {
1598                 __ClearPageReserved(p);
1599                 set_page_count(p, 0);
1600         } while (++p, --i);
1601
1602         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1603
1604         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1605                 i = pageblock_nr_pages;
1606                 p = page;
1607                 do {
1608                         set_page_refcounted(p);
1609                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1610                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1611                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1612         } else {
1613                 set_page_refcounted(page);
1614                 __free_pages(page, pageblock_order);
1615         }
1616
1617         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1618 }
1619 #endif
1620
1621 /*
1622  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1623  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1624  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1625  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1626  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1627  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1628  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1629  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1630  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1631  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1632  *
1633  * -- nyc
1634  */
1635 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1636         int low, int high, struct free_area *area,
1637         int migratetype)
1638 {
1639         unsigned long size = 1 << high;
1640
1641         while (high > low) {
1642                 area--;
1643                 high--;
1644                 size >>= 1;
1645                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1646
1647                 /*
1648                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1649                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1650                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1651                  * pages will stay not present in virtual address space
1652                  */
1653                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1654                         continue;
1655
1656                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1657                 area->nr_free++;
1658                 set_page_order(&page[size], high);
1659         }
1660 }
1661
1662 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1663 {
1664         const char *bad_reason = NULL;
1665         unsigned long bad_flags = 0;
1666
1667         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1668                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1669         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1670                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1671         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1672                 bad_reason = "nonzero _count";
1673         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1674                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1675                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1676                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1677                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1678                 return;
1679         }
1680         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1681                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1682                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1683         }
1684 #ifdef CONFIG_MEMCG
1685         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1686                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1687 #endif
1688         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1689 }
1690
1691 /*
1692  * This page is about to be returned from the page allocator
1693  */
1694 static inline int check_new_page(struct page *page)
1695 {
1696         if (likely(page_expected_state(page,
1697                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1698                 return 0;
1699
1700         check_new_page_bad(page);
1701         return 1;
1702 }
1703
1704 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1705 {
1706         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1707                 page_poisoning_enabled();
1708 }
1709
1710 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1711 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1712 {
1713         return false;
1714 }
1715
1716 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1717 {
1718         return check_new_page(page);
1719 }
1720 #else
1721 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1722 {
1723         return check_new_page(page);
1724 }
1725 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1726 {
1727         return false;
1728 }
1729 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1730
1731 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1732 {
1733         int i;
1734         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1735                 struct page *p = page + i;
1736
1737                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1738                         return true;
1739         }
1740
1741         return false;
1742 }
1743
1744 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1745                                 gfp_t gfp_flags)
1746 {
1747         set_page_private(page, 0);
1748         set_page_refcounted(page);
1749
1750         arch_alloc_page(page, order);
1751         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1752         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1753         kasan_alloc_pages(page, order);
1754         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1755 }
1756
1757 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1758                                                         unsigned int alloc_flags)
1759 {
1760         int i;
1761
1762         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1763
1764         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1765                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1766                         clear_highpage(page + i);
1767
1768         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1769                 prep_compound_page(page, order);
1770
1771         /*
1772          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1773          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1774          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1775          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1776          */
1777         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1778                 set_page_pfmemalloc(page);
1779         else
1780                 clear_page_pfmemalloc(page);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1785  * the smallest available page from the freelists
1786  */
1787 static inline
1788 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1789                                                 int migratetype)
1790 {
1791         unsigned int current_order;
1792         struct free_area *area;
1793         struct page *page;
1794
1795         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1796         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1797                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1798                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1799                                                         struct page, lru);
1800                 if (!page)
1801                         continue;
1802                 list_del(&page->lru);
1803                 rmv_page_order(page);
1804                 area->nr_free--;
1805                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1806                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1807                 return page;
1808         }
1809
1810         return NULL;
1811 }
1812
1813
1814 /*
1815  * This array describes the order lists are fallen back to when
1816  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1817  */
1818 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1819         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1820         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1821         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1822 #ifdef CONFIG_CMA
1823         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1824 #endif
1825 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1826         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1827 #endif
1828 };
1829
1830 #ifdef CONFIG_CMA
1831 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1832                                         unsigned int order)
1833 {
1834         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1835 }
1836 #else
1837 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1838                                         unsigned int order) { return NULL; }
1839 #endif
1840
1841 /*
1842  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1843  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1844  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1845  */
1846 static int move_freepages(struct zone *zone,
1847                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1848                           int migratetype, int *num_movable)
1849 {
1850         struct page *page;
1851         unsigned int order;
1852         int pages_moved = 0;
1853
1854 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1855         /*
1856          * page_zone is not safe to call in this context when
1857          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1858          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1859          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1860          * grouping pages by mobility
1861          */
1862         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1863 #endif
1864
1865         if (num_movable)
1866                 *num_movable = 0;
1867
1868         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1869                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1870                         page++;
1871                         continue;
1872                 }
1873
1874                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1875                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1876
1877                 if (!PageBuddy(page)) {
1878                         /*
1879                          * We assume that pages that could be isolated for
1880                          * migration are movable. But we don't actually try
1881                          * isolating, as that would be expensive.
1882                          */
1883                         if (num_movable &&
1884                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1885                                 (*num_movable)++;
1886
1887                         page++;
1888                         continue;
1889                 }
1890
1891                 order = page_order(page);
1892                 list_move(&page->lru,
1893                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1894                 page += 1 << order;
1895                 pages_moved += 1 << order;
1896         }
1897
1898         return pages_moved;
1899 }
1900
1901 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1902                                 int migratetype, int *num_movable)
1903 {
1904         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1905         struct page *start_page, *end_page;
1906
1907         start_pfn = page_to_pfn(page);
1908         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1909         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1910         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1911         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1912
1913         /* Do not cross zone boundaries */
1914         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1915                 start_page = page;
1916         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1917                 return 0;
1918
1919         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1920                                                                 num_movable);
1921 }
1922
1923 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1924                                         int start_order, int migratetype)
1925 {
1926         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1927
1928         while (nr_pageblocks--) {
1929                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1930                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1931         }
1932 }
1933
1934 /*
1935  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1936  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1937  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1938  *
1939  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1940  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1941  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1942  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1943  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1944  * pageblocks.
1945  */
1946 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1947 {
1948         /*
1949          * Leaving this order check is intended, although there is
1950          * relaxed order check in next check. The reason is that
1951          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1952          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1953          * so could be changed anytime.
1954          */
1955         if (order >= pageblock_order)
1956                 return true;
1957
1958         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1959                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1960                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1961                 page_group_by_mobility_disabled)
1962                 return true;
1963
1964         return false;
1965 }
1966
1967 /*
1968  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1969  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1970  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1971  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1972  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1973  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1974  */
1975 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1976                                         int start_type, bool whole_block)
1977 {
1978         unsigned int current_order = page_order(page);
1979         struct free_area *area;
1980         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
1981         int old_block_type;
1982
1983         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
1984
1985         /*
1986          * This can happen due to races and we want to prevent broken
1987          * highatomic accounting.
1988          */
1989         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
1990                 goto single_page;
1991
1992         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1993         if (current_order >= pageblock_order) {
1994                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1995                 goto single_page;
1996         }
1997
1998         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
1999         if (!whole_block)
2000                 goto single_page;
2001
2002         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2003                                                 &movable_pages);
2004         /*
2005          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2006          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2007          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2008          */
2009         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2010                 alike_pages = movable_pages;
2011         } else {
2012                 /*
2013                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2014                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2015                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2016                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2017                  * exact migratetype of non-movable pages.
2018                  */
2019                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2020                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2021                                                 - (free_pages + movable_pages);
2022                 else
2023                         alike_pages = 0;
2024         }
2025
2026         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2027         if (!free_pages)
2028                 goto single_page;
2029
2030         /*
2031          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2032          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2033          */
2034         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2035                         page_group_by_mobility_disabled)
2036                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2037
2038         return;
2039
2040 single_page:
2041         area = &zone->free_area[current_order];
2042         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2043 }
2044
2045 /*
2046  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2047  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2048  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2049  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2050  */
2051 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2052                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2053 {
2054         int i;
2055         int fallback_mt;
2056
2057         if (area->nr_free == 0)
2058                 return -1;
2059
2060         *can_steal = false;
2061         for (i = 0;; i++) {
2062                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2063                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2064                         break;
2065
2066                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2067                         continue;
2068
2069                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2070                         *can_steal = true;
2071
2072                 if (!only_stealable)
2073                         return fallback_mt;
2074
2075                 if (*can_steal)
2076                         return fallback_mt;
2077         }
2078
2079         return -1;
2080 }
2081
2082 /*
2083  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2084  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2085  */
2086 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2087                                 unsigned int alloc_order)
2088 {
2089         int mt;
2090         unsigned long max_managed, flags;
2091
2092         /*
2093          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2094          * Check is race-prone but harmless.
2095          */
2096         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2097         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2098                 return;
2099
2100         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2101
2102         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2103         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2104                 goto out_unlock;
2105
2106         /* Yoink! */
2107         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2108         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2109             && !is_migrate_cma(mt)) {
2110                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2111                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2112                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2113         }
2114
2115 out_unlock:
2116         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2117 }
2118
2119 /*
2120  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2121  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2122  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2123  * to recover from than an OOM.
2124  *
2125  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2126  * pageblock is exhausted.
2127  */
2128 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2129                                                 bool force)
2130 {
2131         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2132         unsigned long flags;
2133         struct zoneref *z;
2134         struct zone *zone;
2135         struct page *page;
2136         int order;
2137         bool ret;
2138
2139         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2140                                                                 ac->nodemask) {
2141                 /*
2142                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2143                  * is really high.
2144                  */
2145                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2146                                         pageblock_nr_pages)
2147                         continue;
2148
2149                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2150                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2151                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2152
2153                         page = list_first_entry_or_null(
2154                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2155                                         struct page, lru);
2156                         if (!page)
2157                                 continue;
2158
2159                         /*
2160                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2161                          * we can counter several free pages in a pageblock
2162                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2163                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2164                          * adjust the count once.
2165                          */
2166                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2167                                 /*
2168                                  * It should never happen but changes to
2169                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2170                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2171                                  * while unreserving so be safe and watch for
2172                                  * underflows.
2173                                  */
2174                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2175                                                 pageblock_nr_pages,
2176                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2177                         }
2178
2179                         /*
2180                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2181                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2182                          * is doing the work and needs the pages. More
2183                          * importantly, if the block was always converted to
2184                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2185                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2186                          * may increase.
2187                          */
2188                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2189                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2190                                                                         NULL);
2191                         if (ret) {
2192                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2193                                 return ret;
2194                         }
2195                 }
2196                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2197         }
2198
2199         return false;
2200 }
2201
2202 /*
2203  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2204  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2205  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2206  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2207  */
2208 static inline bool
2209 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2210 {
2211         struct free_area *area;
2212         unsigned int current_order;
2213         struct page *page;
2214         int fallback_mt;
2215         bool can_steal;
2216
2217         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2218         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2219                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2220                                 --current_order) {
2221                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2222                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2223                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2224                 if (fallback_mt == -1)
2225                         continue;
2226
2227                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2228                                                 struct page, lru);
2229
2230                 steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype,
2231                                                                 can_steal);
2232
2233                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2234                         start_migratetype, fallback_mt);
2235
2236                 return true;
2237         }
2238
2239         return false;
2240 }
2241
2242 /*
2243  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2244  * Call me with the zone->lock already held.
2245  */
2246 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2247                                 int migratetype)
2248 {
2249         struct page *page;
2250
2251 retry:
2252         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2253         if (unlikely(!page)) {
2254                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2255                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2256
2257                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2258                         goto retry;
2259         }
2260
2261         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2262         return page;
2263 }
2264
2265 /*
2266  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2267  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2268  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2269  */
2270 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2271                         unsigned long count, struct list_head *list,
2272                         int migratetype, bool cold)
2273 {
2274         int i, alloced = 0;
2275
2276         spin_lock(&zone->lock);
2277         for (i = 0; i < count; ++i) {
2278                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2279                 if (unlikely(page == NULL))
2280                         break;
2281
2282                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2283                         continue;
2284
2285                 /*
2286                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2287                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2288                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2289                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2290                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2291                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2292                  * properly.
2293                  */
2294                 if (likely(!cold))
2295                         list_add(&page->lru, list);
2296                 else
2297                         list_add_tail(&page->lru, list);
2298                 list = &page->lru;
2299                 alloced++;
2300                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2301                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2302                                               -(1 << order));
2303         }
2304
2305         /*
2306          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2307          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2308          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2309          * pages added to the pcp list.
2310          */
2311         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2312         spin_unlock(&zone->lock);
2313         return alloced;
2314 }
2315
2316 #ifdef CONFIG_NUMA
2317 /*
2318  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2319  * currently executing processor on remote nodes after they have
2320  * expired.
2321  *
2322  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2323  * a single processor.
2324  */
2325 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2326 {
2327         unsigned long flags;
2328         int to_drain, batch;
2329
2330         local_irq_save(flags);
2331         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2332         to_drain = min(pcp->count, batch);
2333         if (to_drain > 0) {
2334                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2335                 pcp->count -= to_drain;
2336         }
2337         local_irq_restore(flags);
2338 }
2339 #endif
2340
2341 /*
2342  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2343  *
2344  * The processor must either be the current processor and the
2345  * thread pinned to the current processor or a processor that
2346  * is not online.
2347  */
2348 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2349 {
2350         unsigned long flags;
2351         struct per_cpu_pageset *pset;
2352         struct per_cpu_pages *pcp;
2353
2354         local_irq_save(flags);
2355         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2356
2357         pcp = &pset->pcp;
2358         if (pcp->count) {
2359                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2360                 pcp->count = 0;
2361         }
2362         local_irq_restore(flags);
2363 }
2364
2365 /*
2366  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2367  *
2368  * The processor must either be the current processor and the
2369  * thread pinned to the current processor or a processor that
2370  * is not online.
2371  */
2372 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2373 {
2374         struct zone *zone;
2375
2376         for_each_populated_zone(zone) {
2377                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2378         }
2379 }
2380
2381 /*
2382  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2383  *
2384  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2385  * the single zone's pages.
2386  */
2387 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2388 {
2389         int cpu = smp_processor_id();
2390
2391         if (zone)
2392                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2393         else
2394                 drain_pages(cpu);
2395 }
2396
2397 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2398 {
2399         /*
2400          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2401          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2402          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2403          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2404          * a different one.
2405          */
2406         preempt_disable();
2407         drain_local_pages(NULL);
2408         preempt_enable();
2409 }
2410
2411 /*
2412  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2413  *
2414  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2415  *
2416  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2417  */
2418 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2419 {
2420         int cpu;
2421
2422         /*
2423          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2424          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2425          */
2426         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2427
2428         /*
2429          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2430          * initialized.
2431          */
2432         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2433                 return;
2434
2435         /* Workqueues cannot recurse */
2436         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2437                 return;
2438
2439         /*
2440          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2441          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2442          * the drain to be complete when the call returns.
2443          */
2444         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2445                 if (!zone)
2446                         return;
2447                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2448         }
2449
2450         /*
2451          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2452          * as offline notification will cause the notified
2453          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2454          * disables preemption as part of its processing
2455          */
2456         for_each_online_cpu(cpu) {
2457                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2458                 struct zone *z;
2459                 bool has_pcps = false;
2460
2461                 if (zone) {
2462                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2463                         if (pcp->pcp.count)
2464                                 has_pcps = true;
2465                 } else {
2466                         for_each_populated_zone(z) {
2467                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2468                                 if (pcp->pcp.count) {
2469                                         has_pcps = true;
2470                                         break;
2471                                 }
2472                         }
2473                 }
2474
2475                 if (has_pcps)
2476                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2477                 else
2478                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2479         }
2480
2481         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2482                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2483                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2484                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2485         }
2486         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2487                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2488
2489         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2490 }
2491
2492 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2493
2494 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2495 {
2496         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2497         unsigned long flags;
2498         unsigned int order, t;
2499         struct page *page;
2500
2501         if (zone_is_empty(zone))
2502                 return;
2503
2504         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2505
2506         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2507         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2508                 if (pfn_valid(pfn)) {
2509                         page = pfn_to_page(pfn);
2510
2511                         if (page_zone(page) != zone)
2512                                 continue;
2513
2514                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2515                                 swsusp_unset_page_free(page);
2516                 }
2517
2518         for_each_migratetype_order(order, t) {
2519                 list_for_each_entry(page,
2520                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2521                         unsigned long i;
2522
2523                         pfn = page_to_pfn(page);
2524                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2525                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2526                 }
2527         }
2528         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2529 }
2530 #endif /* CONFIG_PM */
2531
2532 /*
2533  * Free a 0-order page
2534  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2535  */
2536 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2537 {
2538         struct zone *zone = page_zone(page);
2539         struct per_cpu_pages *pcp;
2540         unsigned long flags;
2541         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2542         int migratetype;
2543
2544         if (!free_pcp_prepare(page))
2545                 return;
2546
2547         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2548         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2549         local_irq_save(flags);
2550         __count_vm_event(PGFREE);
2551
2552         /*
2553          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2554          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2555          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2556          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2557          * excessively into the page allocator
2558          */
2559         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2560                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2561                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2562                         goto out;
2563                 }
2564                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2565         }
2566
2567         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2568         if (!cold)
2569                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2570         else
2571                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2572         pcp->count++;
2573         if (pcp->count >= pcp->high) {
2574                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2575                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2576                 pcp->count -= batch;
2577         }
2578
2579 out:
2580         local_irq_restore(flags);
2581 }
2582
2583 /*
2584  * Free a list of 0-order pages
2585  */
2586 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2587 {
2588         struct page *page, *next;
2589
2590         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2591                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2592                 free_hot_cold_page(page, cold);
2593         }
2594 }
2595
2596 /*
2597  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2598  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2599  * Each sub-page must be freed individually.
2600  *
2601  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2602  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2603  */
2604 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2605 {
2606         int i;
2607
2608         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2609         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2610
2611 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2612         /*
2613          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2614          * otherwise free the whole shadow.
2615          */
2616         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2617                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2618 #endif
2619
2620         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2621                 set_page_refcounted(page + i);
2622         split_page_owner(page, order);
2623 }
2624 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2625
2626 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2627 {
2628         unsigned long watermark;
2629         struct zone *zone;
2630         int mt;
2631
2632         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2633
2634         zone = page_zone(page);
2635         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2636
2637         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2638                 /*
2639                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2640                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2641                  * watermark, because we already know our high-order page
2642                  * exists.
2643                  */
2644                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2645                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2646                         return 0;
2647
2648                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2649         }
2650
2651         /* Remove page from free list */
2652         list_del(&page->lru);
2653         zone->free_area[order].nr_free--;
2654         rmv_page_order(page);
2655
2656         /*
2657          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2658          * pageblock
2659          */
2660         if (order >= pageblock_order - 1) {
2661                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2662                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2663                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2664                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2665                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2666                                 set_pageblock_migratetype(page,
2667                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2668                 }
2669         }
2670
2671
2672         return 1UL << order;
2673 }
2674
2675 /*
2676  * Update NUMA hit/miss statistics
2677  *
2678  * Must be called with interrupts disabled.
2679  */
2680 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2681 {
2682 #ifdef CONFIG_NUMA
2683         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2684
2685         if (z->node != numa_node_id())
2686                 local_stat = NUMA_OTHER;
2687
2688         if (z->node == preferred_zone->node)
2689                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2690         else {
2691                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2692                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2693         }
2694         __inc_zone_state(z, local_stat);
2695 #endif
2696 }
2697
2698 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2699 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2700                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2701                         struct list_head *list)
2702 {
2703         struct page *page;
2704
2705         do {
2706                 if (list_empty(list)) {
2707                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2708                                         pcp->batch, list,
2709                                         migratetype, cold);
2710                         if (unlikely(list_empty(list)))
2711                                 return NULL;
2712                 }
2713
2714                 if (cold)
2715                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2716                 else
2717                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2718
2719                 list_del(&page->lru);
2720                 pcp->count--;
2721         } while (check_new_pcp(page));
2722
2723         return page;
2724 }
2725
2726 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2727 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2728                         struct zone *zone, unsigned int order,
2729                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2730 {
2731         struct per_cpu_pages *pcp;
2732         struct list_head *list;
2733         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2734         struct page *page;
2735         unsigned long flags;
2736
2737         local_irq_save(flags);
2738         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2739         list = &pcp->lists[migratetype];
2740         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2741         if (page) {
2742                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2743                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2744         }
2745         local_irq_restore(flags);
2746         return page;
2747 }
2748
2749 /*
2750  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2751  */
2752 static inline
2753 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2754                         struct zone *zone, unsigned int order,
2755                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2756                         int migratetype)
2757 {
2758         unsigned long flags;
2759         struct page *page;
2760
2761         if (likely(order == 0)) {
2762                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2763                                 gfp_flags, migratetype);
2764                 goto out;
2765         }
2766
2767         /*
2768          * We most definitely don't want callers attempting to
2769          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2770          */
2771         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2772         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2773
2774         do {
2775                 page = NULL;
2776                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2777                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2778                         if (page)
2779                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2780                 }
2781                 if (!page)
2782                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2783         } while (page && check_new_pages(page, order));
2784         spin_unlock(&zone->lock);
2785         if (!page)
2786                 goto failed;
2787         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2788                                   get_pcppage_migratetype(page));
2789
2790         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2791         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2792         local_irq_restore(flags);
2793
2794 out:
2795         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2796         return page;
2797
2798 failed:
2799         local_irq_restore(flags);
2800         return NULL;
2801 }
2802
2803 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2804
2805 static struct {
2806         struct fault_attr attr;
2807
2808         bool ignore_gfp_highmem;
2809         bool ignore_gfp_reclaim;
2810         u32 min_order;
2811 } fail_page_alloc = {
2812         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2813         .ignore_gfp_reclaim = true,
2814         .ignore_gfp_highmem = true,
2815         .min_order = 1,
2816 };
2817
2818 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2819 {
2820         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2821 }
2822 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2823
2824 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2825 {
2826         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2827                 return false;
2828         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2829                 return false;
2830         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2831                 return false;
2832         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2833                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2834                 return false;
2835
2836         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2837 }
2838
2839 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2840
2841 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2842 {
2843         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2844         struct dentry *dir;
2845
2846         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2847                                         &fail_page_alloc.attr);
2848         if (IS_ERR(dir))
2849                 return PTR_ERR(dir);
2850
2851         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2852                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2853                 goto fail;
2854         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2855                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2856                 goto fail;
2857         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2858                                 &fail_page_alloc.min_order))
2859                 goto fail;
2860
2861         return 0;
2862 fail:
2863         debugfs_remove_recursive(dir);
2864
2865         return -ENOMEM;
2866 }
2867
2868 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2869
2870 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2871
2872 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2873
2874 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2875 {
2876         return false;
2877 }
2878
2879 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2880
2881 /*
2882  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2883  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2884  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2885  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2886  */
2887 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2888                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2889                          long free_pages)
2890 {
2891         long min = mark;
2892         int o;
2893         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2894
2895         /* free_pages may go negative - that's OK */
2896         free_pages -= (1 << order) - 1;
2897
2898         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2899                 min -= min / 2;
2900
2901         /*
2902          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2903          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2904          * atomic reserve but it avoids a search.
2905          */
2906         if (likely(!alloc_harder))
2907                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2908         else
2909                 min -= min / 4;
2910
2911 #ifdef CONFIG_CMA
2912         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2913         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2914                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2915 #endif
2916
2917         /*
2918          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2919          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2920          * even if a suitable page happened to be free.
2921          */
2922         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2923                 return false;
2924
2925         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2926         if (!order)
2927                 return true;
2928
2929         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2930         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2931                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2932                 int mt;
2933
2934                 if (!area->nr_free)
2935                         continue;
2936
2937                 if (alloc_harder)
2938                         return true;
2939
2940                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2941                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2942                                 return true;
2943                 }
2944
2945 #ifdef CONFIG_CMA
2946                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2947                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2948                         return true;
2949                 }
2950 #endif
2951         }
2952         return false;
2953 }
2954
2955 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2956                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2957 {
2958         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2959                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2960 }
2961
2962 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2963                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2964 {
2965         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2966         long cma_pages = 0;
2967
2968 #ifdef CONFIG_CMA
2969         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2970         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2971                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2972 #endif
2973
2974         /*
2975          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2976          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2977          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2978          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2979          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2980          */
2981         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2982                 return true;
2983
2984         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2985                                         free_pages);
2986 }
2987
2988 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2989                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2990 {
2991         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2992
2993         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2994                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2995
2996         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2997                                                                 free_pages);
2998 }
2999
3000 #ifdef CONFIG_NUMA
3001 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3002 {
3003         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3004                                 RECLAIM_DISTANCE;
3005 }
3006 #else   /* CONFIG_NUMA */
3007 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3008 {
3009         return true;
3010 }
3011 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3012
3013 /*
3014  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3015  * a page.
3016  */
3017 static struct page *
3018 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3019                                                 const struct alloc_context *ac)
3020 {
3021         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3022         struct zone *zone;
3023         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3024
3025         /*
3026          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3027          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3028          */
3029         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3030                                                                 ac->nodemask) {
3031                 struct page *page;
3032                 unsigned long mark;
3033
3034                 if (cpusets_enabled() &&
3035                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3036                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3037                                 continue;
3038                 /*
3039                  * When allocating a page cache page for writing, we
3040                  * want to get it from a node that is within its dirty
3041                  * limit, such that no single node holds more than its
3042                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3043                  * The dirty limits take into account the node's
3044                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3045                  * should be able to balance it without having to
3046                  * write pages from its LRU list.
3047                  *
3048                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3049                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3050                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3051                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3052                  * nodes are together not big enough to reach the
3053                  * global limit.  The proper fix for these situations
3054                  * will require awareness of nodes in the
3055                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3056                  */
3057                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3058                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3059                                 continue;
3060
3061                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3062                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3063                                 continue;
3064                         }
3065                 }
3066
3067                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3068                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3069                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3070                         int ret;
3071
3072                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3073                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3074                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3075                                 goto try_this_zone;
3076
3077                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3078                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3079                                 continue;
3080
3081                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3082                         switch (ret) {
3083                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3084                                 /* did not scan */
3085                                 continue;
3086                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3087                                 /* scanned but unreclaimable */
3088                                 continue;
3089                         default:
3090                                 /* did we reclaim enough */
3091                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3092                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3093                                         goto try_this_zone;
3094
3095                                 continue;
3096                         }
3097                 }
3098
3099 try_this_zone:
3100                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3101                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3102                 if (page) {
3103                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3104
3105                         /*
3106                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3107                          * if the pageblock should be reserved for the future
3108                          */
3109                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3110                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3111
3112                         return page;
3113                 }
3114         }
3115
3116         return NULL;
3117 }
3118
3119 /*
3120  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3121  * meminfo in irq context.
3122  */
3123 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3124 {
3125         bool ret = false;
3126
3127 #if NODES_SHIFT > 8
3128         ret = in_interrupt();
3129 #endif
3130         return ret;
3131 }
3132
3133 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3134 {
3135         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3136         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3137
3138         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3139                 return;
3140
3141         /*
3142          * This documents exceptions given to allocations in certain
3143          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3144          * of allowed nodes.
3145          */
3146         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3147                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3148                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3149                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3150         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3151                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3152
3153         show_mem(filter, nodemask);
3154 }
3155
3156 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3157 {
3158         struct va_format vaf;
3159         va_list args;
3160         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3161                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3162
3163         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3164                 return;
3165
3166         pr_warn("%s: ", current->comm);
3167
3168         va_start(args, fmt);
3169         vaf.fmt = fmt;
3170         vaf.va = &args;
3171         pr_cont("%pV", &vaf);
3172         va_end(args);
3173
3174         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3175         if (nodemask)
3176                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3177         else
3178                 pr_cont("(null)\n");
3179
3180         cpuset_print_current_mems_allowed();
3181
3182         dump_stack();
3183         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3184 }
3185
3186 static inline struct page *
3187 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3188                               unsigned int alloc_flags,
3189                               const struct alloc_context *ac)
3190 {
3191         struct page *page;
3192
3193         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3194                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3195         /*
3196          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3197          * are depleted
3198          */
3199         if (!page)
3200                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3201                                 alloc_flags, ac);
3202
3203         return page;
3204 }
3205
3206 static inline struct page *
3207 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3208         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3209 {
3210         struct oom_control oc = {
3211                 .zonelist = ac->zonelist,
3212                 .nodemask = ac->nodemask,
3213                 .memcg = NULL,
3214                 .gfp_mask = gfp_mask,
3215                 .order = order,
3216         };
3217         struct page *page;
3218
3219         *did_some_progress = 0;
3220
3221         /*
3222          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3223          * making progress for us.
3224          */
3225         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3226                 *did_some_progress = 1;
3227                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3228                 return NULL;
3229         }
3230
3231         /*
3232          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3233          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3234          * we're still under heavy pressure.
3235          */
3236         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3237                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3238         if (page)
3239                 goto out;
3240
3241         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3242         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3243                 goto out;
3244         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3245         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3246                 goto out;
3247         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3248         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3249                 goto out;
3250         if (pm_suspended_storage())
3251                 goto out;
3252         /*
3253          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3254          * other request to make a forward progress.
3255          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3256          * do much for this context but let's try it to at least get
3257          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3258          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3259          * failures more gracefully we should just bail out here.
3260          */
3261
3262         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3263         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3264                 goto out;
3265
3266         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3267         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3268                 *did_some_progress = 1;
3269
3270                 /*
3271                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3272                  * reserves
3273                  */
3274                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3275                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3276                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3277         }
3278 out:
3279         mutex_unlock(&oom_lock);
3280         return page;
3281 }
3282
3283 /*
3284  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3285  * killer is consider as the only way to move forward.
3286  */
3287 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3288
3289 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3290 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3291 static struct page *
3292 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3293                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3294                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3295 {
3296         struct page *page;
3297         unsigned int noreclaim_flag;
3298
3299         if (!order)
3300                 return NULL;
3301
3302         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3303         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3304                                                                         prio);
3305         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3306
3307         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3308                 return NULL;
3309
3310         /*
3311          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3312          * count a compaction stall
3313          */
3314         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3315
3316         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3317
3318         if (page) {
3319                 struct zone *zone = page_zone(page);
3320
3321                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3322                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3323                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3324                 return page;
3325         }
3326
3327         /*
3328          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3329          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3330          */
3331         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3332
3333         cond_resched();
3334
3335         return NULL;
3336 }
3337
3338 static inline bool
3339 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3340                      enum compact_result compact_result,
3341                      enum compact_priority *compact_priority,
3342                      int *compaction_retries)
3343 {
3344         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3345         int min_priority;
3346         bool ret = false;
3347         int retries = *compaction_retries;
3348         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3349
3350         if (!order)
3351                 return false;
3352
3353         if (compaction_made_progress(compact_result))
3354                 (*compaction_retries)++;
3355
3356         /*
3357          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3358          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3359          * failure could be caused by insufficient priority
3360          */
3361         if (compaction_failed(compact_result))
3362                 goto check_priority;
3363
3364         /*
3365          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3366          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3367          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3368          * compaction.
3369          */
3370         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3371                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3372                 goto out;
3373         }
3374
3375         /*
3376          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3377          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3378          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3379          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3380          * would need much more detailed feedback from compaction to
3381          * make a better decision.
3382          */
3383         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3384                 max_retries /= 4;
3385         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3386                 ret = true;
3387                 goto out;
3388         }
3389
3390         /*
3391          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3392          * all retries or failed at the lower priorities.
3393          */
3394 check_priority:
3395         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3396                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3397
3398         if (*compact_priority > min_priority) {
3399                 (*compact_priority)--;
3400                 *compaction_retries = 0;
3401                 ret = true;
3402         }
3403 out:
3404         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3405         return ret;
3406 }
3407 #else
3408 static inline struct page *
3409 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3410                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3411                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3412 {
3413         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3414         return NULL;
3415 }
3416
3417 static inline bool
3418 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3419                      enum compact_result compact_result,
3420                      enum compact_priority *compact_priority,
3421                      int *compaction_retries)
3422 {
3423         struct zone *zone;
3424         struct zoneref *z;
3425
3426         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3427                 return false;
3428
3429         /*
3430          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3431          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3432          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3433          * watermarks are OK.
3434          */
3435         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3436                                         ac->nodemask) {
3437                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3438                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3439                         return true;
3440         }
3441         return false;
3442 }
3443 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3444
3445 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3446 static int
3447 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3448                                         const struct alloc_context *ac)
3449 {
3450         struct reclaim_state reclaim_state;
3451         int progress;
3452         unsigned int noreclaim_flag;
3453
3454         cond_resched();
3455
3456         /* We now go into synchronous reclaim */
3457         cpuset_memory_pressure_bump();
3458         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3459         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3460         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3461         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3462
3463         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3464                                                                 ac->nodemask);
3465
3466         current->reclaim_state = NULL;
3467         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3468         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3469
3470         cond_resched();
3471
3472         return progress;
3473 }
3474
3475 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3476 static inline struct page *
3477 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3478                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3479                 unsigned long *did_some_progress)
3480 {
3481         struct page *page = NULL;
3482         bool drained = false;
3483
3484         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3485         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3486                 return NULL;
3487
3488 retry:
3489         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3490
3491         /*
3492          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3493          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3494          * Shrink them them and try again
3495          */
3496         if (!page && !drained) {
3497                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3498                 drain_all_pages(NULL);
3499                 drained = true;
3500                 goto retry;
3501         }
3502
3503         return page;
3504 }
3505
3506 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3507 {
3508         struct zoneref *z;
3509         struct zone *zone;
3510         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3511
3512         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3513                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3514                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3515                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3516                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3517         }
3518 }
3519
3520 static inline unsigned int
3521 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3522 {
3523         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3524
3525         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3526         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3527
3528         /*
3529          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3530          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3531          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3532          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3533          */
3534         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3535
3536         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3537                 /*
3538                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3539                  * if it can't schedule.
3540                  */
3541                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3542                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3543                 /*
3544                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3545                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3546                  */
3547                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3548         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3549                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3550
3551 #ifdef CONFIG_CMA
3552         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3553                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3554 #endif
3555         return alloc_flags;
3556 }
3557
3558 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3559 {
3560         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3561                 return false;
3562
3563         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3564                 return true;
3565         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3566                 return true;
3567         if (!in_interrupt() &&
3568                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3569                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3570                 return true;
3571
3572         return false;
3573 }
3574
3575 /*
3576  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3577  * for the given allocation request.
3578  *
3579  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3580  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3581  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3582  *
3583  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3584  */
3585 static inline bool
3586 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3587                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3588                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3589 {
3590         struct zone *zone;
3591         struct zoneref *z;
3592
3593         /*
3594          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3595          * their order will become available due to high fragmentation so
3596          * always increment the no progress counter for them
3597          */
3598         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3599                 *no_progress_loops = 0;
3600         else
3601                 (*no_progress_loops)++;
3602
3603         /*
3604          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3605          * several times in the row.
3606          */
3607         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3608                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3609                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3610         }
3611
3612         /*
3613          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3614          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3615          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3616          * screwed and have to go OOM.
3617          */
3618         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3619                                         ac->nodemask) {
3620                 unsigned long available;
3621                 unsigned long reclaimable;
3622                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3623                 bool wmark;
3624
3625                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3626                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3627
3628                 /*
3629                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3630                  * reclaimable pages?
3631                  */
3632                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3633                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3634                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3635                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3636                 if (wmark) {
3637                         /*
3638                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3639                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3640                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3641                          * prevent from pre mature OOM
3642                          */
3643                         if (!did_some_progress) {
3644                                 unsigned long write_pending;
3645
3646                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3647                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3648
3649                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3650                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3651                                         return true;
3652                                 }
3653                         }
3654
3655                         /*
3656                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3657                          * context and the current implementation of the WQ
3658                          * concurrency control doesn't recognize that
3659                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3660                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3661                          * do a short sleep here rather than calling
3662                          * cond_resched().
3663                          */
3664                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3665                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3666                         else
3667                                 cond_resched();
3668
3669                         return true;
3670                 }
3671         }
3672
3673         return false;
3674 }
3675
3676 static inline struct page *
3677 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3678                                                 struct alloc_context *ac)
3679 {
3680         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3681         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3682         struct page *page = NULL;
3683         unsigned int alloc_flags;
3684         unsigned long did_some_progress;
3685         enum compact_priority compact_priority;
3686         enum compact_result compact_result;
3687         int compaction_retries;
3688         int no_progress_loops;
3689         unsigned long alloc_start = jiffies;
3690         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3691         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3692
3693         /*
3694          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3695          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3696          * be using allocators in order of preference for an area that is
3697          * too large.
3698          */
3699         if (order >= MAX_ORDER) {
3700                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3701                 return NULL;
3702         }
3703
3704         /*
3705          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3706          * callers that are not in atomic context.
3707          */
3708         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3709                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3710                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3711
3712 retry_cpuset:
3713         compaction_retries = 0;
3714         no_progress_loops = 0;
3715         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3716         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3717
3718         /*
3719          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3720          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3721          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3722          */
3723         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3724
3725         /*
3726          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3727          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3728          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3729          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3730          */
3731         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3732                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3733         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3734                 goto nopage;
3735
3736         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3737                 wake_all_kswapds(order, ac);
3738
3739         /*
3740          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3741          * that first
3742          */
3743         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3744         if (page)
3745                 goto got_pg;
3746
3747         /*
3748          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3749          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3750          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3751          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3752          * same migratetype.
3753          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3754          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3755          */
3756         if (can_direct_reclaim &&
3757                         (costly_order ||
3758                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3759                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3760                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3761                                                 alloc_flags, ac,
3762                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3763                                                 &compact_result);
3764                 if (page)
3765                         goto got_pg;
3766
3767                 /*
3768                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3769                  * includes THP page fault allocations
3770                  */
3771                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3772                         /*
3773                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3774                          * it is because sync compaction recently failed. If
3775                          * this is the case and the caller requested a THP
3776                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3777                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3778                          * direct reclaim.
3779                          */
3780                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3781                                 goto nopage;
3782
3783                         /*
3784                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3785                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3786                          * using async compaction.
3787                          */
3788                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3789                 }
3790         }
3791
3792 retry:
3793         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3794         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3795                 wake_all_kswapds(order, ac);
3796
3797         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3798                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3799
3800         /*
3801          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3802          * These allocations are high priority and system rather than user
3803          * orientated.
3804          */
3805         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3806                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3807                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3808                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3809         }
3810
3811         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3812         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3813         if (page)
3814                 goto got_pg;
3815
3816         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3817         if (!can_direct_reclaim)
3818                 goto nopage;
3819
3820         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3821         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3822                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
3823                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3824                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3825                 stall_timeout += 10 * HZ;
3826         }
3827
3828         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3829         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3830                 goto nopage;
3831
3832         /* Try direct reclaim and then allocating */
3833         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3834                                                         &did_some_progress);
3835         if (page)
3836                 goto got_pg;
3837
3838         /* Try direct compaction and then allocating */
3839         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3840                                         compact_priority, &compact_result);
3841         if (page)
3842                 goto got_pg;
3843
3844         /* Do not loop if specifically requested */
3845         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3846                 goto nopage;
3847
3848         /*
3849          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3850          * __GFP_REPEAT
3851          */
3852         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3853                 goto nopage;
3854
3855         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3856                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3857                 goto retry;
3858
3859         /*
3860          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3861          * reclaim is not able to make any progress because the current
3862          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3863          * of free memory (see __compaction_suitable)
3864          */
3865         if (did_some_progress > 0 &&
3866                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3867                                 compact_result, &compact_priority,
3868                                 &compaction_retries))
3869                 goto retry;
3870
3871         /*
3872          * It's possible we raced with cpuset update so the OOM would be
3873          * premature (see below the nopage: label for full explanation).
3874          */
3875         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3876                 goto retry_cpuset;
3877
3878         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3879         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3880         if (page)
3881                 goto got_pg;
3882
3883         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3884         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) &&
3885             (alloc_flags == ALLOC_NO_WATERMARKS ||
3886              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
3887                 goto nopage;
3888
3889         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3890         if (did_some_progress) {
3891                 no_progress_loops = 0;
3892                 goto retry;
3893         }
3894
3895 nopage:
3896         /*
3897          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3898          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3899          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3900          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3901          * retry.
3902          */
3903         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3904                 goto retry_cpuset;
3905
3906         /*
3907          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
3908          * we always retry
3909          */
3910         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3911                 /*
3912                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3913                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
3914                  */
3915                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
3916                         goto fail;
3917
3918                 /*
3919                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
3920                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3921                  * for somebody to do a work for us
3922                  */
3923                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
3924
3925                 /*
3926                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
3927                  * are not prepared for much so let's warn about these users
3928                  * so that we can identify them and convert them to something
3929                  * else.
3930                  */
3931                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3932
3933                 /*
3934                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3935                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
3936                  * could deplete whole memory reserves which would just make
3937                  * the situation worse
3938                  */
3939                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
3940                 if (page)
3941                         goto got_pg;
3942
3943                 cond_resched();
3944                 goto retry;
3945         }
3946 fail:
3947         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
3948                         "page allocation failure: order:%u", order);
3949 got_pg:
3950         return page;
3951 }
3952
3953 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3954                 struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask,
3955                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
3956                 unsigned int *alloc_flags)
3957 {
3958         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
3959         ac->zonelist = zonelist;
3960         ac->nodemask = nodemask;
3961         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
3962
3963         if (cpusets_enabled()) {
3964                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3965                 if (!ac->nodemask)
3966                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3967                 else
3968                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3969         }
3970
3971         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3972
3973         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3974
3975         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3976                 return false;
3977
3978         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3979                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3980
3981         return true;
3982 }
3983
3984 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
3985 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
3986                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
3987 {
3988         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3989         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3990
3991         /*
3992          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3993          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3994          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3995          */
3996         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3997                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3998 }
3999
4000 /*
4001  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4002  */
4003 struct page *
4004 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4005                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
4006 {
4007         struct page *page;
4008         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4009         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4010         struct alloc_context ac = { };
4011
4012         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4013         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, zonelist, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4014                 return NULL;
4015
4016         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4017
4018         /* First allocation attempt */
4019         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4020         if (likely(page))
4021                 goto out;
4022
4023         /*
4024          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4025          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4026          * from a particular context which has been marked by
4027          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4028          */
4029         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4030         ac.spread_dirty_pages = false;
4031
4032         /*
4033          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4034          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4035          */
4036         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4037                 ac.nodemask = nodemask;
4038
4039         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4040
4041 out:
4042         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4043             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4044                 __free_pages(page, order);
4045                 page = NULL;
4046         }
4047
4048         if (kmemcheck_enabled && page)
4049                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
4050
4051         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4052
4053         return page;
4054 }
4055 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4056
4057 /*
4058  * Common helper functions.
4059  */
4060 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4061 {
4062         struct page *page;
4063
4064         /*
4065          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4066          * a highmem page
4067          */
4068         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4069
4070         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4071         if (!page)
4072                 return 0;
4073         return (unsigned long) page_address(page);
4074 }
4075 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4076
4077 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4078 {
4079         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4080 }
4081 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4082
4083 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4084 {
4085         if (put_page_testzero(page)) {
4086                 if (order == 0)
4087                         free_hot_cold_page(page, false);
4088                 else
4089                         __free_pages_ok(page, order);
4090         }
4091 }
4092
4093 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4094
4095 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4096 {
4097         if (addr != 0) {
4098                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4099                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4100         }
4101 }
4102
4103 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4104
4105 /*
4106  * Page Fragment:
4107  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4108  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4109  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4110  *
4111  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4112  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4113  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4114  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4115  */
4116 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4117                                              gfp_t gfp_mask)
4118 {
4119         struct page *page = NULL;
4120         gfp_t gfp = gfp_mask;
4121
4122 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4123         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4124                     __GFP_NOMEMALLOC;
4125         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4126                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4127         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4128 #endif
4129         if (unlikely(!page))
4130                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4131
4132         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4133
4134         return page;
4135 }
4136
4137 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4138 {
4139         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4140
4141         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4142                 unsigned int order = compound_order(page);
4143
4144                 if (order == 0)
4145                         free_hot_cold_page(page, false);
4146                 else
4147                         __free_pages_ok(page, order);
4148         }
4149 }
4150 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4151
4152 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4153                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4154 {
4155         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4156         struct page *page;
4157         int offset;
4158
4159         if (unlikely(!nc->va)) {
4160 refill:
4161                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4162                 if (!page)
4163                         return NULL;
4164
4165 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4166                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4167                 size = nc->size;
4168 #endif
4169                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4170                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4171                  */
4172                 page_ref_add(page, size - 1);
4173
4174                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4175                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4176                 nc->pagecnt_bias = size;
4177                 nc->offset = size;
4178         }
4179
4180         offset = nc->offset - fragsz;
4181         if (unlikely(offset < 0)) {
4182                 page = virt_to_page(nc->va);
4183
4184                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4185                         goto refill;
4186
4187 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4188                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4189                 size = nc->size;
4190 #endif
4191                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4192                 set_page_count(page, size);
4193
4194                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4195                 nc->pagecnt_bias = size;
4196                 offset = size - fragsz;
4197         }
4198
4199         nc->pagecnt_bias--;
4200         nc->offset = offset;
4201
4202         return nc->va + offset;
4203 }
4204 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4205
4206 /*
4207  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4208  */
4209 void page_frag_free(void *addr)
4210 {
4211         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4212
4213         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4214                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4215 }
4216 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4217
4218 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4219                 size_t size)
4220 {
4221         if (addr) {
4222                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4223                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4224
4225                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4226                 while (used < alloc_end) {
4227                         free_page(used);
4228                         used += PAGE_SIZE;
4229                 }
4230         }
4231         return (void *)addr;
4232 }
4233
4234 /**
4235  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4236  * @size: the number of bytes to allocate
4237  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4238  *
4239  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4240  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4241  * allocate memory in power-of-two pages.
4242  *
4243  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4244  *
4245  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4246  */
4247 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4248 {
4249         unsigned int order = get_order(size);
4250         unsigned long addr;
4251
4252         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4253         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4254 }
4255 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4256
4257 /**
4258  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4259  *                         pages on a node.
4260  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4261  * @size: the number of bytes to allocate
4262  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4263  *
4264  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4265  * back.
4266  */
4267 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4268 {
4269         unsigned int order = get_order(size);
4270         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4271         if (!p)
4272                 return NULL;
4273         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4274 }
4275
4276 /**
4277  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4278  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4279  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4280  *
4281  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4282  */
4283 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4284 {
4285         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4286         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4287
4288         while (addr < end) {
4289                 free_page(addr);
4290                 addr += PAGE_SIZE;
4291         }
4292 }
4293 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4294
4295 /**
4296  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4297  * @offset: The zone index of the highest zone
4298  *
4299  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4300  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4301  * zone, the number of pages is calculated as:
4302  *
4303  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4304  */
4305 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4306 {
4307         struct zoneref *z;
4308         struct zone *zone;
4309
4310         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4311         unsigned long sum = 0;
4312
4313         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4314
4315         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4316                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4317                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4318                 if (size > high)
4319                         sum += size - high;
4320         }
4321
4322         return sum;
4323 }
4324
4325 /**
4326  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4327  *
4328  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4329  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4330  */
4331 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4332 {
4333         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4334 }
4335 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4336
4337 /**
4338  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4339  *
4340  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4341  * high watermark within all zones.
4342  */
4343 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4344 {
4345         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4346 }
4347
4348 static inline void show_node(struct zone *zone)
4349 {
4350         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4351                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4352 }
4353
4354 long si_mem_available(void)
4355 {
4356         long available;
4357         unsigned long pagecache;
4358         unsigned long wmark_low = 0;
4359         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4360         struct zone *zone;
4361         int lru;
4362
4363         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4364                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4365
4366         for_each_zone(zone)
4367                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4368
4369         /*
4370          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4371          * without causing swapping.
4372          */
4373         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4374
4375         /*
4376          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4377          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4378          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4379          */
4380         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4381         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4382         available += pagecache;
4383
4384         /*
4385          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4386          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4387          */
4388         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4389                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4390
4391         if (available < 0)
4392                 available = 0;
4393         return available;
4394 }
4395 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4396
4397 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4398 {
4399         val->totalram = totalram_pages;
4400         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4401         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4402         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4403         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4404         val->freehigh = nr_free_highpages();
4405         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4406 }
4407
4408 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4409
4410 #ifdef CONFIG_NUMA
4411 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4412 {
4413         int zone_type;          /* needs to be signed */
4414         unsigned long managed_pages = 0;
4415         unsigned long managed_highpages = 0;
4416         unsigned long free_highpages = 0;
4417         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4418
4419         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4420                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4421         val->totalram = managed_pages;
4422         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4423         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4424 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4425         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4426                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4427
4428                 if (is_highmem(zone)) {
4429                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4430                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4431                 }
4432         }
4433         val->totalhigh = managed_highpages;
4434         val->freehigh = free_highpages;
4435 #else
4436         val->totalhigh = managed_highpages;
4437         val->freehigh = free_highpages;
4438 #endif
4439         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4440 }
4441 #endif
4442
4443 /*
4444  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4445  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4446  */
4447 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4448 {
4449         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4450                 return false;
4451
4452         /*
4453          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4454          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4455          * have to be precise here.
4456          */
4457         if (!nodemask)
4458                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4459
4460         return !node_isset(nid, *nodemask);
4461 }
4462
4463 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4464
4465 static void show_migration_types(unsigned char type)
4466 {
4467         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4468                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4469                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4470                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4471                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4472 #ifdef CONFIG_CMA
4473                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4474 #endif
4475 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4476                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4477 #endif
4478         };
4479         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4480         char *p = tmp;
4481         int i;
4482
4483         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4484                 if (type & (1 << i))
4485                         *p++ = types[i];
4486         }
4487
4488         *p = '\0';
4489         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4490 }
4491
4492 /*
4493  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4494  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4495  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4496  *
4497  * Bits in @filter:
4498  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4499  *   cpuset.
4500  */
4501 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4502 {
4503         unsigned long free_pcp = 0;
4504         int cpu;
4505         struct zone *zone;
4506         pg_data_t *pgdat;
4507
4508         for_each_populated_zone(zone) {
4509                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4510                         continue;
4511
4512                 for_each_online_cpu(cpu)
4513                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4514         }
4515
4516         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4517                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4518                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4519                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4520                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4521                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4522                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4523                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4524                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4525                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4526                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4527                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4528                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4529                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4530                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4531                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4532                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4533                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4534                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4535                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4536                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4537                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4538                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4539                 free_pcp,
4540                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4541
4542         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4543                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4544                         continue;
4545
4546                 printk("Node %d"
4547                         " active_anon:%lukB"
4548                         " inactive_anon:%lukB"
4549                         " active_file:%lukB"
4550                         " inactive_file:%lukB"
4551                         " unevictable:%lukB"
4552                         " isolated(anon):%lukB"
4553                         " isolated(file):%lukB"
4554                         " mapped:%lukB"
4555                         " dirty:%lukB"
4556                         " writeback:%lukB"
4557                         " shmem:%lukB"
4558 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4559                         " shmem_thp: %lukB"
4560                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4561                         " anon_thp: %lukB"
4562 #endif
4563                         " writeback_tmp:%lukB"
4564                         " unstable:%lukB"
4565                         " all_unreclaimable? %s"
4566                         "\n",
4567                         pgdat->node_id,
4568                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4569                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4570                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4571                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4572                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4573                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4574                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4575                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4576                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4577                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4578                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4579 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4580                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4581                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4582                                         * HPAGE_PMD_NR),
4583                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4584 #endif
4585                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4586                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4587                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4588                                 "yes" : "no");
4589         }
4590
4591         for_each_populated_zone(zone) {
4592                 int i;
4593
4594                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4595                         continue;
4596
4597                 free_pcp = 0;
4598                 for_each_online_cpu(cpu)
4599                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4600
4601                 show_node(zone);
4602                 printk(KERN_CONT
4603                         "%s"
4604                         " free:%lukB"
4605                         " min:%lukB"
4606                         " low:%lukB"
4607                         " high:%lukB"
4608                         " active_anon:%lukB"
4609                         " inactive_anon:%lukB"
4610                         " active_file:%lukB"
4611                         " inactive_file:%lukB"
4612                         " unevictable:%lukB"
4613                         " writepending:%lukB"
4614                         " present:%lukB"
4615                         " managed:%lukB"
4616                         " mlocked:%lukB"
4617                         " slab_reclaimable:%lukB"
4618                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4619                         " kernel_stack:%lukB"
4620                         " pagetables:%lukB"
4621                         " bounce:%lukB"
4622                         " free_pcp:%lukB"
4623                         " local_pcp:%ukB"
4624                         " free_cma:%lukB"
4625                         "\n",
4626                         zone->name,
4627                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4628                         K(min_wmark_pages(zone)),
4629                         K(low_wmark_pages(zone)),
4630                         K(high_wmark_pages(zone)),
4631                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4632                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4633                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4634                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4635                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4636                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4637                         K(zone->present_pages),
4638                         K(zone->managed_pages),
4639                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4640                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4641                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4642                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4643                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4644                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4645                         K(free_pcp),
4646                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4647                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4648                 printk("lowmem_reserve[]:");
4649                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4650                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4651                 printk(KERN_CONT "\n");
4652         }
4653
4654         for_each_populated_zone(zone) {
4655                 unsigned int order;
4656                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4657                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4658
4659                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4660                         continue;
4661                 show_node(zone);
4662                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4663
4664                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4665                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4666                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4667                         int type;
4668
4669                         nr[order] = area->nr_free;
4670                         total += nr[order] << order;
4671
4672                         types[order] = 0;
4673                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4674                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4675                                         types[order] |= 1 << type;
4676                         }
4677                 }
4678                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4679                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4680                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4681                                nr[order], K(1UL) << order);
4682                         if (nr[order])
4683                                 show_migration_types(types[order]);
4684                 }
4685                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4686         }
4687
4688         hugetlb_show_meminfo();
4689
4690         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4691
4692         show_swap_cache_info();
4693 }
4694
4695 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4696 {
4697         zoneref->zone = zone;
4698         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4699 }
4700
4701 /*
4702  * Builds allocation fallback zone lists.
4703  *
4704  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4705  */
4706 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4707                                 int nr_zones)
4708 {
4709         struct zone *zone;
4710         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4711
4712         do {
4713                 zone_type--;
4714                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4715                 if (managed_zone(zone)) {
4716                         zoneref_set_zone(zone,
4717                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4718                         check_highest_zone(zone_type);
4719                 }
4720         } while (zone_type);
4721
4722         return nr_zones;
4723 }
4724
4725
4726 /*
4727  *  zonelist_order:
4728  *  0 = automatic detection of better ordering.
4729  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4730  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4731  *
4732  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4733  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4734  */
4735 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4736 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4737 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4738
4739 /* zonelist order in the kernel.
4740  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4741  */
4742 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4743 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4744
4745
4746 #ifdef CONFIG_NUMA
4747 /* The value user specified ....changed by config */
4748 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4749 /* string for sysctl */
4750 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4751 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4752
4753 /*
4754  * interface for configure zonelist ordering.
4755  * command line option "numa_zonelist_order"
4756  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4757  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4758  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4759  */
4760
4761 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4762 {
4763         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4764                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4765         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4766                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4767         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4768                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4769         } else {
4770                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4771                 return -EINVAL;
4772         }
4773         return 0;
4774 }
4775
4776 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4777 {
4778         int ret;
4779
4780         if (!s)
4781                 return 0;
4782
4783         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4784         if (ret == 0)
4785                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4786
4787         return ret;
4788 }
4789 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4790
4791 /*
4792  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4793  */
4794 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4795                 void __user *buffer, size_t *length,
4796                 loff_t *ppos)
4797 {
4798         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4799         int ret;
4800         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4801
4802         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4803         if (write) {
4804                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4805                         ret = -EINVAL;
4806                         goto out;
4807                 }
4808                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4809         }
4810         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4811         if (ret)
4812                 goto out;
4813         if (write) {
4814                 int oldval = user_zonelist_order;
4815
4816                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4817                 if (ret) {
4818                         /*
4819                          * bogus value.  restore saved string
4820                          */
4821                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4822                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4823                         user_zonelist_order = oldval;
4824                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4825                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4826                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4827                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4828                 }
4829         }
4830 out:
4831         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4832         return ret;
4833 }
4834
4835
4836 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4837 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4838
4839 /**
4840  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4841  * @node: node whose fallback list we're appending
4842  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4843  *
4844  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4845  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4846  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4847  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4848  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4849  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4850  * on them otherwise.
4851  * It returns -1 if no node is found.
4852  */
4853 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4854 {
4855         int n, val;
4856         int min_val = INT_MAX;
4857         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4858         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4859
4860         /* Use the local node if we haven't already */
4861         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4862                 node_set(node, *used_node_mask);
4863                 return node;
4864         }
4865
4866         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4867
4868                 /* Don't want a node to appear more than once */
4869                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4870                         continue;
4871
4872                 /* Use the distance array to find the distance */
4873                 val = node_distance(node, n);
4874
4875                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4876                 val += (n < node);
4877
4878                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4879                 tmp = cpumask_of_node(n);
4880                 if (!cpumask_empty(tmp))
4881                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4882
4883                 /* Slight preference for less loaded node */
4884                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4885                 val += node_load[n];
4886
4887                 if (val < min_val) {
4888                         min_val = val;
4889                         best_node = n;
4890                 }
4891         }
4892
4893         if (best_node >= 0)
4894                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4895
4896         return best_node;
4897 }
4898
4899
4900 /*
4901  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4902  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4903  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4904  */
4905 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4906 {
4907         int j;
4908         struct zonelist *zonelist;
4909
4910         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4911         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4912                 ;
4913         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4914         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4915         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4916 }
4917
4918 /*
4919  * Build gfp_thisnode zonelists
4920  */
4921 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4922 {
4923         int j;
4924         struct zonelist *zonelist;
4925
4926         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4927         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4928         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4929         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4930 }
4931
4932 /*
4933  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4934  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4935  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4936  * may still exist in local DMA zone.
4937  */
4938 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4939
4940 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4941 {
4942         int pos, j, node;
4943         int zone_type;          /* needs to be signed */
4944         struct zone *z;
4945         struct zonelist *zonelist;
4946
4947         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4948         pos = 0;
4949         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4950                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4951                         node = node_order[j];
4952                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4953                         if (managed_zone(z)) {
4954                                 zoneref_set_zone(z,
4955                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4956                                 check_highest_zone(zone_type);
4957                         }
4958                 }
4959         }
4960         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4961         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4962 }
4963
4964 #if defined(CONFIG_64BIT)
4965 /*
4966  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4967  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4968  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4969  */
4970 static int default_zonelist_order(void)
4971 {
4972         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4973 }
4974 #else
4975 /*
4976  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4977  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4978  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4979  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4980  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4981  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4982  */
4983 static int default_zonelist_order(void)
4984 {
4985         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4986 }
4987 #endif /* CONFIG_64BIT */
4988
4989 static void set_zonelist_order(void)
4990 {
4991         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4992                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4993         else
4994                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4995 }
4996
4997 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4998 {
4999         int i, node, load;
5000         nodemask_t used_mask;
5001         int local_node, prev_node;
5002         struct zonelist *zonelist;
5003         unsigned int order = current_zonelist_order;
5004
5005         /* initialize zonelists */
5006         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
5007                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
5008                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
5009                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
5010         }
5011
5012         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5013         local_node = pgdat->node_id;
5014         load = nr_online_nodes;
5015         prev_node = local_node;
5016         nodes_clear(used_mask);
5017
5018         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5019         i = 0;
5020
5021         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5022                 /*
5023                  * We don't want to pressure a particular node.
5024                  * So adding penalty to the first node in same
5025                  * distance group to make it round-robin.
5026                  */
5027                 if (node_distance(local_node, node) !=
5028                     node_distance(local_node, prev_node))
5029                         node_load[node] = load;
5030
5031                 prev_node = node;
5032                 load--;
5033                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
5034                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
5035                 else
5036                         node_order[i++] = node; /* remember order */
5037         }
5038
5039         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
5040                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
5041                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
5042         }
5043
5044         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5045 }
5046
5047 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5048 /*
5049  * Return node id of node used for "local" allocations.
5050  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5051  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5052  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5053  */
5054 int local_memory_node(int node)
5055 {
5056         struct zoneref *z;
5057
5058         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5059                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5060                                    NULL);
5061         return z->zone->node;
5062 }
5063 #endif
5064
5065 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5066 static void setup_min_slab_ratio(void);
5067 #else   /* CONFIG_NUMA */
5068
5069 static void set_zonelist_order(void)
5070 {
5071         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
5072 }
5073
5074 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5075 {
5076         int node, local_node;
5077         enum zone_type j;
5078         struct zonelist *zonelist;
5079
5080         local_node = pgdat->node_id;
5081
5082         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5083         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5084
5085         /*
5086          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5087          * of all the other nodes.
5088          * We don't want to pressure a particular node, so when
5089          * building the zones for node N, we make sure that the
5090          * zones coming right after the local ones are those from
5091          * node N+1 (modulo N)
5092          */
5093         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5094                 if (!node_online(node))
5095                         continue;
5096                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5097         }
5098         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5099                 if (!node_online(node))
5100                         continue;
5101                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5102         }
5103
5104         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5105         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5106 }
5107
5108 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5109
5110 /*
5111  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5112  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5113  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5114  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5115  * with interrupts disabled.
5116  *
5117  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5118  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5119  * hotplugged processors.
5120  *
5121  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5122  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5123  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5124  */
5125 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5126 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5127 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
5128
5129 /*
5130  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
5131  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
5132  */
5133 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
5134
5135 /* return values int ....just for stop_machine() */
5136 static int __build_all_zonelists(void *data)
5137 {
5138         int nid;
5139         int cpu;
5140         pg_data_t *self = data;
5141
5142 #ifdef CONFIG_NUMA
5143         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5144 #endif
5145
5146         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5147                 build_zonelists(self);
5148         }
5149
5150         for_each_online_node(nid) {
5151                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5152
5153                 build_zonelists(pgdat);
5154         }
5155
5156         /*
5157          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5158          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5159          * each zone will be allocated later when the per cpu
5160          * allocator is available.
5161          *
5162          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5163          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5164          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5165          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5166          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5167          * (a chicken-egg dilemma).
5168          */
5169         for_each_possible_cpu(cpu) {
5170                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5171
5172 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5173                 /*
5174                  * We now know the "local memory node" for each node--
5175                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5176                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5177                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5178                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5179                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5180                  */
5181                 if (cpu_online(cpu))
5182                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5183 #endif
5184         }
5185
5186         return 0;
5187 }
5188
5189 static noinline void __init
5190 build_all_zonelists_init(void)
5191 {
5192         __build_all_zonelists(NULL);
5193         mminit_verify_zonelist();
5194         cpuset_init_current_mems_allowed();
5195 }
5196
5197 /*
5198  * Called with zonelists_mutex held always
5199  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5200  *
5201  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5202  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5203  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5204  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5205  */
5206 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5207 {
5208         set_zonelist_order();
5209
5210         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5211                 build_all_zonelists_init();
5212         } else {
5213 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5214                 if (zone)
5215                         setup_zone_pageset(zone);
5216 #endif
5217                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5218                    of zonelist */
5219                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5220                 /* cpuset refresh routine should be here */
5221         }
5222         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5223         /*
5224          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5225          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5226          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5227          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5228          * disabled and enable it later
5229          */
5230         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5231                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5232         else
5233                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5234
5235         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5236                 nr_online_nodes,
5237                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5238                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5239                 vm_total_pages);
5240 #ifdef CONFIG_NUMA
5241         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5242 #endif
5243 }
5244
5245 /*
5246  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5247  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5248  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5249  */
5250 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5251                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5252 {
5253         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5254         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5255         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5256         unsigned long pfn;
5257         unsigned long nr_initialised = 0;
5258 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5259         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5260 #endif
5261
5262         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5263                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5264
5265         /*
5266          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5267          * memory
5268          */
5269         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5270                 start_pfn += altmap->reserve;
5271
5272         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5273                 /*
5274                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5275                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5276                  */
5277                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5278                         goto not_early;
5279
5280                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5281 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5282                         /*
5283                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5284                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5285                          * on our next iteration of the loop.
5286                          */
5287                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5288 #endif
5289                         continue;
5290                 }
5291                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5292                         continue;
5293                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5294                         break;
5295
5296 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5297                 /*
5298                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5299                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5300                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5301                  */
5302                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5303                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5304                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5305                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5306                                                 break;
5307                                 r = tmp;
5308                         }
5309                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5310                             memblock_is_mirror(r)) {
5311                                 /* already initialized as NORMAL */
5312                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5313                                 continue;
5314                         }
5315                 }
5316 #endif
5317
5318 not_early:
5319                 /*
5320                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5321                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5322                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5323                  * the address space during boot when many long-lived
5324                  * kernel allocations are made.
5325                  *
5326                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5327                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5328                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5329                  * pfn out of zone.
5330                  */
5331                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5332                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5333
5334                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5335                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5336                 } else {
5337                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5338                 }
5339         }
5340 }
5341
5342 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5343 {
5344         unsigned int order, t;
5345         for_each_migratetype_order(order, t) {
5346                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5347                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5348         }
5349 }
5350
5351 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5352 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5353         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5354 #endif
5355
5356 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5357 {
5358 #ifdef CONFIG_MMU
5359         int batch;
5360
5361         /*
5362          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5363          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5364          *
5365          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5366          */
5367         batch = zone->managed_pages / 1024;
5368         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5369                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5370         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5371         if (batch < 1)
5372                 batch = 1;
5373
5374         /*
5375          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5376          * of 2 value was found to be more likely to have
5377          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5378          *
5379          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5380          * batches of pages, one task can end up with a lot
5381          * of pages of one half of the possible page colors
5382          * and the other with pages of the other colors.
5383          */
5384         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5385
5386         return batch;
5387
5388 #else
5389         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5390          * conditions.
5391          *
5392          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5393          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5394          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5395          *
5396          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5397          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5398          * can be a significant delay between the individual batches being
5399          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5400          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5401          */
5402         return 0;
5403 #endif
5404 }
5405
5406 /*
5407  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5408  * ->batch must never be higher then ->high.
5409  * The following function updates them in a safe manner without read side
5410  * locking.
5411  *
5412  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5413  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5414  *
5415  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5416  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5417  * exist).
5418  */
5419 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5420                 unsigned long batch)
5421 {
5422        /* start with a fail safe value for batch */
5423         pcp->batch = 1;
5424         smp_wmb();
5425
5426        /* Update high, then batch, in order */
5427         pcp->high = high;
5428         smp_wmb();
5429
5430         pcp->batch = batch;
5431 }
5432
5433 /* a companion to pageset_set_high() */
5434 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5435 {
5436         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5437 }
5438
5439 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5440 {
5441         struct per_cpu_pages *pcp;
5442         int migratetype;
5443
5444         memset(p, 0, sizeof(*p));
5445
5446         pcp = &p->pcp;
5447         pcp->count = 0;
5448         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5449                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5450 }
5451
5452 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5453 {
5454         pageset_init(p);
5455         pageset_set_batch(p, batch);
5456 }
5457
5458 /*
5459  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5460  * to the value high for the pageset p.
5461  */
5462 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5463                                 unsigned long high)
5464 {
5465         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5466         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5467                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5468
5469         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5470 }
5471
5472 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5473                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5474 {
5475         if (percpu_pagelist_fraction)
5476                 pageset_set_high(pcp,
5477                         (zone->managed_pages /
5478                                 percpu_pagelist_fraction));
5479         else
5480                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5481 }
5482
5483 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5484 {
5485         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5486
5487         pageset_init(pcp);
5488         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5489 }
5490
5491 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5492 {
5493         int cpu;
5494         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5495         for_each_possible_cpu(cpu)
5496                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5497 }
5498
5499 /*
5500  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5501  * Before this call only boot pagesets were available.
5502  */
5503 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5504 {
5505         struct pglist_data *pgdat;
5506         struct zone *zone;
5507
5508         for_each_populated_zone(zone)
5509                 setup_zone_pageset(zone);
5510
5511         for_each_online_pgdat(pgdat)
5512                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5513                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5514 }
5515
5516 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5517 {
5518         /*
5519          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5520          * relies on the ability of the linker to provide the
5521          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5522          */
5523         zone->pageset = &boot_pageset;
5524
5525         if (populated_zone(zone))
5526                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5527                         zone->name, zone->present_pages,
5528                                          zone_batchsize(zone));
5529 }
5530
5531 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5532                                         unsigned long zone_start_pfn,
5533                                         unsigned long size)
5534 {
5535         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5536
5537         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5538
5539         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5540
5541         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5542                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5543                         pgdat->node_id,
5544                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5545                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5546
5547         zone_init_free_lists(zone);
5548         zone->initialized = 1;
5549
5550         return 0;
5551 }
5552
5553 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5554 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5555
5556 /*
5557  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5558  */
5559 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5560                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5561 {
5562         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5563         int nid;
5564
5565         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5566                 return state->last_nid;
5567
5568         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5569         if (nid != -1) {
5570                 state->last_start = start_pfn;
5571                 state->last_end = end_pfn;
5572                 state->last_nid = nid;
5573         }
5574
5575         return nid;
5576 }
5577 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5578
5579 /**
5580  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5581  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5582  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5583  *
5584  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5585  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5586  * memblock_free_early_nid() manually.
5587  */
5588 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5589 {
5590         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5591         int i, this_nid;
5592
5593         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5594                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5595                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5596
5597                 if (start_pfn < end_pfn)
5598                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5599                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5600                                         this_nid);
5601         }
5602 }
5603
5604 /**
5605  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5606  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5607  *
5608  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5609  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5610  */
5611 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5612 {
5613         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5614         int i, this_nid;
5615
5616         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5617                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5618 }
5619
5620 /**
5621  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5622  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5623  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5624  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5625  *
5626  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5627  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5628  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5629  * PFNs will be 0.
5630  */
5631 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5632                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5633 {
5634         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5635         int i;
5636
5637         *start_pfn = -1UL;
5638         *end_pfn = 0;
5639
5640         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5641                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5642                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5643         }
5644
5645         if (*start_pfn == -1UL)
5646                 *start_pfn = 0;
5647 }
5648
5649 /*
5650  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5651  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5652  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5653  */
5654 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5655 {
5656         int zone_index;
5657         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5658                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5659                         continue;
5660
5661                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5662                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5663                         break;
5664         }
5665
5666         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5667         movable_zone = zone_index;
5668 }
5669
5670 /*
5671  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5672  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5673  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5674  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5675  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5676  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5677  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5678  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5679  */
5680 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5681                                         unsigned long zone_type,
5682                                         unsigned long node_start_pfn,
5683                                         unsigned long node_end_pfn,
5684                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5685                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5686 {
5687         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5688         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5689                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5690                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5691                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5692                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5693                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5694
5695                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5696                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5697                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5698                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5699                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5700
5701                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5702                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5703                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5704         }
5705 }
5706
5707 /*
5708  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5709  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5710  */
5711 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5712                                         unsigned long zone_type,
5713                                         unsigned long node_start_pfn,
5714                                         unsigned long node_end_pfn,
5715                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5716                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5717                                         unsigned long *ignored)
5718 {
5719         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5720         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5721                 return 0;
5722
5723         /* Get the start and end of the zone */
5724         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5725         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5726         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5727                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5728                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5729
5730         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5731         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5732                 return 0;
5733
5734         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5735         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5736         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5737
5738         /* Return the spanned pages */
5739         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5740 }
5741
5742 /*
5743  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5744  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5745  */
5746 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5747                                 unsigned long range_start_pfn,
5748                                 unsigned long range_end_pfn)
5749 {
5750         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5751         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5752         int i;
5753
5754         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5755                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5756                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5757                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5758         }
5759         return nr_absent;
5760 }
5761
5762 /**
5763  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5764  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5765  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5766  *
5767  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5768  */
5769 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5770                                                         unsigned long end_pfn)
5771 {
5772         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5773 }
5774
5775 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5776 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5777                                         unsigned long zone_type,
5778                                         unsigned long node_start_pfn,
5779                                         unsigned long node_end_pfn,
5780                                         unsigned long *ignored)
5781 {
5782         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5783         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5784         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5785         unsigned long nr_absent;
5786
5787         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5788         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5789                 return 0;
5790
5791         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5792         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5793
5794         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5795                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5796                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5797         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5798
5799         /*
5800          * ZONE_MOVABLE handling.
5801          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5802          * and vice versa.
5803          */
5804         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5805                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5806                 struct memblock_region *r;
5807
5808                 for_each_memblock(memory, r) {
5809                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5810                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5811                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5812                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5813
5814                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5815                             memblock_is_mirror(r))
5816                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5817
5818                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5819                             !memblock_is_mirror(r))
5820                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5821                 }
5822         }
5823
5824         return nr_absent;
5825 }
5826
5827 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5828 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5829                                         unsigned long zone_type,
5830                                         unsigned long node_start_pfn,
5831                                         unsigned long node_end_pfn,
5832                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5833                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5834                                         unsigned long *zones_size)
5835 {
5836         unsigned int zone;
5837
5838         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5839         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5840                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5841
5842         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5843
5844         return zones_size[zone_type];
5845 }
5846
5847 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5848                                                 unsigned long zone_type,
5849                                                 unsigned long node_start_pfn,
5850                                                 unsigned long node_end_pfn,
5851                                                 unsigned long *zholes_size)
5852 {
5853         if (!zholes_size)
5854                 return 0;
5855
5856         return zholes_size[zone_type];
5857 }
5858
5859 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5860
5861 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5862                                                 unsigned long node_start_pfn,
5863                                                 unsigned long node_end_pfn,
5864                                                 unsigned long *zones_size,
5865                                                 unsigned long *zholes_size)
5866 {
5867         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5868         enum zone_type i;
5869
5870         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5871                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5872                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5873                 unsigned long size, real_size;
5874
5875                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5876                                                   node_start_pfn,
5877                                                   node_end_pfn,
5878                                                   &zone_start_pfn,
5879                                                   &zone_end_pfn,
5880                                                   zones_size);
5881                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5882                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5883                                                   zholes_size);
5884                 if (size)
5885                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5886                 else
5887                         zone->zone_start_pfn = 0;
5888                 zone->spanned_pages = size;
5889                 zone->present_pages = real_size;
5890
5891                 totalpages += size;
5892                 realtotalpages += real_size;
5893         }
5894
5895         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5896         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5897         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5898                                                         realtotalpages);
5899 }
5900
5901 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5902 /*
5903  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5904  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5905  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5906  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5907  * bytes.
5908  */
5909 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5910 {
5911         unsigned long usemapsize;
5912
5913         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5914         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5915         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5916         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5917         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5918
5919         return usemapsize / 8;
5920 }
5921
5922 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5923                                 struct zone *zone,
5924                                 unsigned long zone_start_pfn,
5925                                 unsigned long zonesize)
5926 {
5927         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5928         zone->pageblock_flags = NULL;
5929         if (usemapsize)
5930                 zone->pageblock_flags =
5931                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5932                                                          pgdat->node_id);
5933 }
5934 #else
5935 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5936                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5937 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5938
5939 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5940
5941 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5942 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5943 {
5944         unsigned int order;
5945
5946         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5947         if (pageblock_order)
5948                 return;
5949
5950         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5951                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5952         else
5953                 order = MAX_ORDER - 1;
5954
5955         /*
5956          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5957          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5958          * powerpc.
5959          */
5960         pageblock_order = order;
5961 }
5962 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5963
5964 /*
5965  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5966  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5967  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5968  * the kernel config
5969  */
5970 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5971 {
5972 }
5973
5974 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5975
5976 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5977                                                    unsigned long present_pages)
5978 {
5979         unsigned long pages = spanned_pages;
5980
5981         /*
5982          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5983          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5984          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5985          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5986          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
5987          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5988          */
5989         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5990             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5991                 pages = present_pages;
5992
5993         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5994 }
5995
5996 /*
5997  * Set up the zone data structures:
5998  *   - mark all pages reserved
5999  *   - mark all memory queues empty
6000  *   - clear the memory bitmaps
6001  *
6002  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6003  */
6004 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6005 {
6006         enum zone_type j;
6007         int nid = pgdat->node_id;
6008         int ret;
6009
6010         pgdat_resize_init(pgdat);
6011 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6012         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6013         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6014         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6015 #endif
6016 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6017         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6018         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6019         pgdat->split_queue_len = 0;
6020 #endif
6021         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6022         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6023 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6024         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6025 #endif
6026         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6027         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6028         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6029
6030         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6031                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6032                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6033                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6034
6035                 size = zone->spanned_pages;
6036                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6037
6038                 /*
6039                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6040                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6041                  * and per-cpu initialisations
6042                  */
6043                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6044                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6045                         if (freesize >= memmap_pages) {
6046                                 freesize -= memmap_pages;
6047                                 if (memmap_pages)
6048                                         printk(KERN_DEBUG
6049                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6050                                                zone_names[j], memmap_pages);
6051                         } else
6052                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6053                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6054                 }
6055
6056                 /* Account for reserved pages */
6057                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6058                         freesize -= dma_reserve;
6059                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6060                                         zone_names[0], dma_reserve);
6061                 }
6062
6063                 if (!is_highmem_idx(j))
6064                         nr_kernel_pages += freesize;
6065                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6066                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6067                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6068                 nr_all_pages += freesize;
6069
6070                 /*
6071                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6072                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6073                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6074                  */
6075                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6076 #ifdef CONFIG_NUMA
6077                 zone->node = nid;
6078 #endif
6079                 zone->name = zone_names[j];
6080                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6081                 spin_lock_init(&zone->lock);
6082                 zone_seqlock_init(zone);
6083                 zone_pcp_init(zone);
6084
6085                 if (!size)
6086                         continue;
6087
6088                 set_pageblock_order();
6089                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6090                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6091                 BUG_ON(ret);
6092                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6093         }
6094 }
6095
6096 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6097 {
6098         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6099         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6100
6101         /* Skip empty nodes */
6102         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6103                 return;
6104
6105 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6106         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6107         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6108         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6109         if (!pgdat->node_mem_map) {
6110                 unsigned long size, end;
6111                 struct page *map;
6112
6113                 /*
6114                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6115                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6116                  * for the buddy allocator to function correctly.
6117                  */
6118                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6119                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6120                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6121                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6122                 if (!map)
6123                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6124                                                                pgdat->node_id);
6125                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6126         }
6127 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6128         /*
6129          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6130          */
6131         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6132                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6133 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6134                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6135                         mem_map -= offset;
6136 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6137         }
6138 #endif
6139 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6140 }
6141
6142 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6143                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6144 {
6145         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6146         unsigned long start_pfn = 0;
6147         unsigned long end_pfn = 0;
6148
6149         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6150         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6151
6152         pgdat->node_id = nid;
6153         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6154         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6155 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6156         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6157         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6158                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6159                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6160 #else
6161         start_pfn = node_start_pfn;
6162 #endif
6163         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6164                                   zones_size, zholes_size);
6165
6166         alloc_node_mem_map(pgdat);
6167 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6168         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6169                 nid, (unsigned long)pgdat,
6170                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6171 #endif
6172
6173         reset_deferred_meminit(pgdat);
6174         free_area_init_core(pgdat);
6175 }
6176
6177 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6178
6179 #if MAX_NUMNODES > 1
6180 /*
6181  * Figure out the number of possible node ids.
6182  */
6183 void __init setup_nr_node_ids(void)
6184 {
6185         unsigned int highest;
6186
6187         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6188         nr_node_ids = highest + 1;
6189 }
6190 #endif
6191
6192 /**
6193  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6194  *
6195  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6196  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6197  * all the nodes.
6198  *
6199  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6200  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6201  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6202  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6203  *
6204  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6205  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6206  * populated node map.
6207  *
6208  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6209  * requirement (single node).
6210  */
6211 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6212 {
6213         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6214         unsigned long start, end, mask;
6215         int last_nid = -1;
6216         int i, nid;
6217
6218         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6219                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6220                         last_nid = nid;
6221                         last_end = end;
6222                         continue;
6223                 }
6224
6225                 /*
6226                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6227                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6228                  * too coarse to separate the current node from the last.
6229                  */
6230                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6231                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6232                         mask <<= 1;
6233
6234                 /* accumulate all internode masks */
6235                 accl_mask |= mask;
6236         }
6237
6238         /* convert mask to number of pages */
6239         return ~accl_mask + 1;
6240 }
6241
6242 /* Find the lowest pfn for a node */
6243 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6244 {
6245         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6246         unsigned long start_pfn;
6247         int i;
6248
6249         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6250                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6251
6252         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6253                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6254                 return 0;
6255         }
6256
6257         return min_pfn;
6258 }
6259
6260 /**
6261  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6262  *
6263  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6264  * memblock_set_node().
6265  */
6266 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6267 {
6268         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6269 }
6270
6271 /*
6272  * early_calculate_totalpages()
6273  * Sum pages in active regions for movable zone.
6274  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6275  */
6276 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6277 {
6278         unsigned long totalpages = 0;
6279         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6280         int i, nid;
6281
6282         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6283                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6284
6285                 totalpages += pages;
6286                 if (pages)
6287                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6288         }
6289         return totalpages;
6290 }
6291
6292 /*
6293  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6294  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6295  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6296  * others
6297  */
6298 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6299 {
6300         int i, nid;
6301         unsigned long usable_startpfn;
6302         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6303         /* save the state before borrow the nodemask */
6304         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6305         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6306         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6307         struct memblock_region *r;
6308
6309         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6310         find_usable_zone_for_movable();
6311
6312         /*
6313          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6314          * options.
6315          */
6316         if (movable_node_is_enabled()) {
6317                 for_each_memblock(memory, r) {
6318                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6319                                 continue;
6320
6321                         nid = r->nid;
6322
6323                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6324                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6325                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6326                                 usable_startpfn;
6327                 }
6328
6329                 goto out2;
6330         }
6331
6332         /*
6333          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6334          */
6335         if (mirrored_kernelcore) {
6336                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6337
6338                 for_each_memblock(memory, r) {
6339                         if (memblock_is_mirror(r))
6340                                 continue;
6341
6342                         nid = r->nid;
6343
6344                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6345
6346                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6347                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6348                                 continue;
6349                         }
6350
6351                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6352                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6353                                 usable_startpfn;
6354                 }
6355
6356                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6357                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6358
6359                 goto out2;
6360         }
6361
6362         /*
6363          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6364          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6365          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6366          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6367          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6368          * what movablecore would have allowed.
6369          */
6370         if (required_movablecore) {
6371                 unsigned long corepages;
6372
6373                 /*
6374                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6375                  * was requested by the user
6376                  */
6377                 required_movablecore =
6378                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6379                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6380                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6381
6382                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6383         }
6384
6385         /*
6386          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6387          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6388          */
6389         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6390                 goto out;
6391
6392         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6393         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6394
6395 restart:
6396         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6397         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6398         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6399                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6400
6401                 /*
6402                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6403                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6404                  * amount of memory for the kernel
6405                  */
6406                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6407                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6408
6409                 /*
6410                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6411                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6412                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6413                  */
6414                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6415
6416                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6417                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6418                         unsigned long size_pages;
6419
6420                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6421                         if (start_pfn >= end_pfn)
6422                                 continue;
6423
6424                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6425                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6426                                 unsigned long kernel_pages;
6427                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6428                                                                 - start_pfn;
6429
6430                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6431                                                         kernelcore_remaining);
6432                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6433                                                         required_kernelcore);
6434
6435                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6436                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6437
6438                                         /*
6439                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6440                                          * that if we have to rebalance
6441                                          * kernelcore across nodes, we will
6442                                          * not double account here
6443                                          */
6444                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6445                                         continue;
6446                                 }
6447                                 start_pfn = usable_startpfn;
6448                         }
6449
6450                         /*
6451                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6452                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6453                          * number of pages used as kernelcore
6454                          */
6455                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6456                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6457                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6458                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6459
6460                         /*
6461                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6462                          * break if the kernelcore for this node has been
6463                          * satisfied
6464                          */
6465                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6466                                                                 size_pages);
6467                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6468                         if (!kernelcore_remaining)
6469                                 break;
6470                 }
6471         }
6472
6473         /*
6474          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6475          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6476          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6477          * satisfied
6478          */
6479         usable_nodes--;
6480         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6481                 goto restart;
6482
6483 out2:
6484         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6485         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6486                 zone_movable_pfn[nid] =
6487                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6488
6489 out:
6490         /* restore the node_state */
6491         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6492 }
6493
6494 /* Any regular or high memory on that node ? */
6495 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6496 {
6497         enum zone_type zone_type;
6498
6499         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6500                 return;
6501
6502         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6503                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6504                 if (populated_zone(zone)) {
6505                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6506                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6507                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6508                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6509                         break;
6510                 }
6511         }
6512 }
6513
6514 /**
6515  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6516  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6517  *
6518  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6519  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6520  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6521  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6522  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6523  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6524  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6525  * at arch_max_dma_pfn.
6526  */
6527 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6528 {
6529         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6530         int i, nid;
6531
6532         /* Record where the zone boundaries are */
6533         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6534                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6535         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6536                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6537
6538         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6539
6540         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6541                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6542                         continue;
6543
6544                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6545                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6546                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6547
6548                 start_pfn = end_pfn;
6549         }
6550
6551         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6552         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6553         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6554
6555         /* Print out the zone ranges */
6556         pr_info("Zone ranges:\n");
6557         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6558                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6559                         continue;
6560                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6561                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6562                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6563                         pr_cont("empty\n");
6564                 else
6565                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6566                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6567                                         << PAGE_SHIFT,
6568                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6569                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6570         }
6571
6572         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6573         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6574         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6575                 if (zone_movable_pfn[i])
6576                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6577                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6578         }
6579
6580         /* Print out the early node map */
6581         pr_info("Early memory node ranges\n");
6582         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6583                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6584                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6585                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6586
6587         /* Initialise every node */
6588         mminit_verify_pageflags_layout();
6589         setup_nr_node_ids();
6590         for_each_online_node(nid) {
6591                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6592                 free_area_init_node(nid, NULL,
6593                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6594
6595                 /* Any memory on that node */
6596                 if (pgdat->node_present_pages)
6597                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6598                 check_for_memory(pgdat, nid);
6599         }
6600 }
6601
6602 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6603 {
6604         unsigned long long coremem;
6605         if (!p)
6606                 return -EINVAL;
6607
6608         coremem = memparse(p, &p);
6609         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6610
6611         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6612         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6613
6614         return 0;
6615 }
6616
6617 /*
6618  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6619  * cannot be reclaimed or migrated.
6620  */
6621 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6622 {
6623         /* parse kernelcore=mirror */
6624         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6625                 mirrored_kernelcore = true;
6626                 return 0;
6627         }
6628
6629         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6630 }
6631
6632 /*
6633  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6634  * can be reclaimed or migrated.
6635  */
6636 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6637 {
6638         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6639 }
6640
6641 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6642 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6643
6644 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6645
6646 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6647 {
6648         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6649         page_zone(page)->managed_pages += count;
6650         totalram_pages += count;
6651 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6652         if (PageHighMem(page))
6653                 totalhigh_pages += count;
6654 #endif
6655         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6656 }
6657 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6658
6659 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6660 {
6661         void *pos;
6662         unsigned long pages = 0;
6663
6664         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6665         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6666         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6667                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6668                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6669                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6670         }
6671
6672         if (pages && s)
6673                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6674                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6675
6676         return pages;
6677 }
6678 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6679
6680 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6681 void free_highmem_page(struct page *page)
6682 {
6683         __free_reserved_page(page);
6684         totalram_pages++;
6685         page_zone(page)->managed_pages++;
6686         totalhigh_pages++;
6687 }
6688 #endif
6689
6690
6691 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6692 {
6693         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6694         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6695
6696         physpages = get_num_physpages();
6697         codesize = _etext - _stext;
6698         datasize = _edata - _sdata;
6699         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6700         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6701         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6702         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6703
6704         /*
6705          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6706          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6707          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6708          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6709          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6710          */
6711 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6712         do { \
6713                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6714                         size -= adj; \
6715         } while (0)
6716
6717         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6718                      _sinittext, init_code_size);
6719         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6720         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6721         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6722         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6723
6724 #undef  adj_init_size
6725
6726         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6727 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6728                 ", %luK highmem"
6729 #endif
6730                 "%s%s)\n",
6731                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6732                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6733                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6734                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6735                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6736                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6737 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6738                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6739 #endif
6740                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6741 }
6742
6743 /**
6744  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6745  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6746  *
6747  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6748  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6749  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6750  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6751  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6752  * smaller per-cpu batchsize.
6753  */
6754 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6755 {
6756         dma_reserve = new_dma_reserve;
6757 }
6758
6759 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6760 {
6761         free_area_init_node(0, zones_size,
6762                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6763 }
6764
6765 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6766 {
6767
6768         lru_add_drain_cpu(cpu);
6769         drain_pages(cpu);
6770
6771         /*
6772          * Spill the event counters of the dead processor
6773          * into the current processors event counters.
6774          * This artificially elevates the count of the current
6775          * processor.
6776          */
6777         vm_events_fold_cpu(cpu);
6778
6779         /*
6780          * Zero the differential counters of the dead processor
6781          * so that the vm statistics are consistent.
6782          *
6783          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6784          * race with what we are doing.
6785          */
6786         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6787         return 0;
6788 }
6789
6790 void __init page_alloc_init(void)
6791 {
6792         int ret;
6793
6794         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6795                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6796                                         page_alloc_cpu_dead);
6797         WARN_ON(ret < 0);
6798 }
6799
6800 /*
6801  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6802  *      or min_free_kbytes changes.
6803  */
6804 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6805 {
6806         struct pglist_data *pgdat;
6807         unsigned long reserve_pages = 0;
6808         enum zone_type i, j;
6809
6810         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6811
6812                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6813
6814                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6815                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6816                         long max = 0;
6817
6818                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6819                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6820                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6821                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6822                         }
6823
6824                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6825                         max += high_wmark_pages(zone);
6826
6827                         if (max > zone->managed_pages)
6828                                 max = zone->managed_pages;
6829
6830                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6831
6832                         reserve_pages += max;
6833                 }
6834         }
6835         totalreserve_pages = reserve_pages;
6836 }
6837
6838 /*
6839  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6840  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6841  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6842  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6843  */
6844 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6845 {
6846         struct pglist_data *pgdat;
6847         enum zone_type j, idx;
6848
6849         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6850                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6851                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6852                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6853
6854                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6855
6856                         idx = j;
6857                         while (idx) {
6858                                 struct zone *lower_zone;
6859
6860                                 idx--;
6861
6862                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6863                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6864
6865                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6866                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6867                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6868                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6869                         }
6870                 }
6871         }
6872
6873         /* update totalreserve_pages */
6874         calculate_totalreserve_pages();
6875 }
6876
6877 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6878 {
6879         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6880         unsigned long lowmem_pages = 0;
6881         struct zone *zone;
6882         unsigned long flags;
6883
6884         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6885         for_each_zone(zone) {
6886                 if (!is_highmem(zone))
6887                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6888         }
6889
6890         for_each_zone(zone) {
6891                 u64 tmp;
6892
6893                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6894                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6895                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6896                 if (is_highmem(zone)) {
6897                         /*
6898                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6899                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6900                          * value here.
6901                          *
6902                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6903                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6904                          * not be capped for highmem.
6905                          */
6906                         unsigned long min_pages;
6907
6908                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6909                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6910                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6911                 } else {
6912                         /*
6913                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6914                          * proportionate to the zone's size.
6915                          */
6916                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6917                 }
6918
6919                 /*
6920                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6921                  * scale factor in proportion to available memory, but
6922                  * ensure a minimum size on small systems.
6923                  */
6924                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6925                             mult_frac(zone->managed_pages,
6926                                       watermark_scale_factor, 10000));
6927
6928                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6929                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6930
6931                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6932         }
6933
6934         /* update totalreserve_pages */
6935         calculate_totalreserve_pages();
6936 }
6937
6938 /**
6939  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6940  * or when memory is hot-{added|removed}
6941  *
6942  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6943  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6944  */
6945 void setup_per_zone_wmarks(void)
6946 {
6947         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6948         __setup_per_zone_wmarks();
6949         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6950 }
6951
6952 /*
6953  * Initialise min_free_kbytes.
6954  *
6955  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6956  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6957  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6958  *
6959  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6960  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6961  *
6962  * which yields
6963  *
6964  * 16MB:        512k
6965  * 32MB:        724k
6966  * 64MB:        1024k
6967  * 128MB:       1448k
6968  * 256MB:       2048k
6969  * 512MB:       2896k
6970  * 1024MB:      4096k
6971  * 2048MB:      5792k
6972  * 4096MB:      8192k
6973  * 8192MB:      11584k
6974  * 16384MB:     16384k
6975  */
6976 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6977 {
6978         unsigned long lowmem_kbytes;
6979         int new_min_free_kbytes;
6980
6981         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6982         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6983
6984         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6985                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6986                 if (min_free_kbytes < 128)
6987                         min_free_kbytes = 128;
6988                 if (min_free_kbytes > 65536)
6989                         min_free_kbytes = 65536;
6990         } else {
6991                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6992                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6993         }
6994         setup_per_zone_wmarks();
6995         refresh_zone_stat_thresholds();
6996         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6997
6998 #ifdef CONFIG_NUMA
6999         setup_min_unmapped_ratio();
7000         setup_min_slab_ratio();
7001 #endif
7002
7003         return 0;
7004 }
7005 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7006
7007 /*
7008  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7009  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7010  *      changes.
7011  */
7012 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7013         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7014 {
7015         int rc;
7016
7017         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7018         if (rc)
7019                 return rc;
7020
7021         if (write) {
7022                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7023                 setup_per_zone_wmarks();
7024         }
7025         return 0;
7026 }
7027
7028 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7029         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7030 {
7031         int rc;
7032
7033         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7034         if (rc)
7035                 return rc;
7036
7037         if (write)
7038                 setup_per_zone_wmarks();
7039
7040         return 0;
7041 }
7042
7043 #ifdef CONFIG_NUMA
7044 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7045 {
7046         pg_data_t *pgdat;
7047         struct zone *zone;
7048
7049         for_each_online_pgdat(pgdat)
7050                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7051
7052         for_each_zone(zone)
7053                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7054                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7055 }
7056
7057
7058 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7059         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7060 {
7061         int rc;
7062
7063         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7064         if (rc)
7065                 return rc;
7066
7067         setup_min_unmapped_ratio();
7068
7069         return 0;
7070 }
7071
7072 static void setup_min_slab_ratio(void)
7073 {
7074         pg_data_t *pgdat;
7075         struct zone *zone;
7076
7077         for_each_online_pgdat(pgdat)
7078                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7079
7080         for_each_zone(zone)
7081                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7082                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7083 }
7084
7085 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7086         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7087 {
7088         int rc;
7089
7090         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7091         if (rc)
7092                 return rc;
7093
7094         setup_min_slab_ratio();
7095
7096         return 0;
7097 }
7098 #endif
7099
7100 /*
7101  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7102  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7103  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7104  *
7105  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7106  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7107  * if in function of the boot time zone sizes.
7108  */
7109 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7110         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7111 {
7112         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7113         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7114         return 0;
7115 }
7116
7117 /*
7118  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7119  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7120  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7121  */
7122 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7123         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7124 {
7125         struct zone *zone;
7126         int old_percpu_pagelist_fraction;
7127         int ret;
7128
7129         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7130         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7131
7132         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7133         if (!write || ret < 0)
7134                 goto out;
7135
7136         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7137         if (percpu_pagelist_fraction &&
7138             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7139                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7140                 ret = -EINVAL;
7141                 goto out;
7142         }
7143
7144         /* No change? */
7145         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7146                 goto out;
7147
7148         for_each_populated_zone(zone) {
7149                 unsigned int cpu;
7150
7151                 for_each_possible_cpu(cpu)
7152                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7153                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7154         }
7155 out:
7156         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7157         return ret;
7158 }
7159
7160 #ifdef CONFIG_NUMA
7161 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7162
7163 static int __init set_hashdist(char *str)
7164 {
7165         if (!str)
7166                 return 0;
7167         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7168         return 1;
7169 }
7170 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7171 #endif
7172
7173 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7174 /*
7175  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7176  * is not known to alloc_large_system_hash().
7177  */
7178 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7179 {
7180         return 0;
7181 }
7182 #endif
7183
7184 /*
7185  * allocate a large system hash table from bootmem
7186  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7187  *   quantity of entries
7188  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7189  */
7190 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7191                                      unsigned long bucketsize,
7192                                      unsigned long numentries,
7193                                      int scale,
7194                                      int flags,
7195                                      unsigned int *_hash_shift,
7196                                      unsigned int *_hash_mask,
7197                                      unsigned long low_limit,
7198                                      unsigned long high_limit)
7199 {
7200         unsigned long long max = high_limit;
7201         unsigned long log2qty, size;
7202         void *table = NULL;
7203
7204         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7205         if (!numentries) {
7206                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7207                 numentries = nr_kernel_pages;
7208                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7209
7210                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7211                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7212                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7213
7214                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7215                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7216                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7217                 else
7218                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7219
7220                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7221                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7222                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7223                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7224                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7225                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7226                                 BUG_ON(!numentries);
7227                         }
7228                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7229                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7230         }
7231         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7232
7233         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7234         if (max == 0) {
7235                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7236                 do_div(max, bucketsize);
7237         }
7238         max = min(max, 0x80000000ULL);
7239
7240         if (numentries < low_limit)
7241                 numentries = low_limit;
7242         if (numentries > max)
7243                 numentries = max;
7244
7245         log2qty = ilog2(numentries);
7246
7247         do {
7248                 size = bucketsize << log2qty;
7249                 if (flags & HASH_EARLY)
7250                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7251                 else if (hashdist)
7252                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
7253                 else {
7254                         /*
7255                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7256                          * some pages at the end of hash table which
7257                          * alloc_pages_exact() automatically does
7258                          */
7259                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7260                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
7261                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
7262                         }
7263                 }
7264         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7265
7266         if (!table)
7267                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7268
7269         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7270                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7271
7272         if (_hash_shift)
7273                 *_hash_shift = log2qty;
7274         if (_hash_mask)
7275                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7276
7277         return table;
7278 }
7279
7280 /*
7281  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7282  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7283  *
7284  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7285  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7286  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7287  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7288  */
7289 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7290                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7291 {
7292         unsigned long pfn, iter, found;
7293         int mt;
7294
7295         /*
7296          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7297          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7298          */
7299         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7300                 return false;
7301         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7302         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7303                 return false;
7304
7305         pfn = page_to_pfn(page);
7306         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7307                 unsigned long check = pfn + iter;
7308
7309                 if (!pfn_valid_within(check))
7310                         continue;
7311
7312                 page = pfn_to_page(check);
7313
7314                 /*
7315                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7316                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7317                  * handle each tail page individually in migration.
7318                  */
7319                 if (PageHuge(page)) {
7320                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7321                         continue;
7322                 }
7323
7324                 /*
7325                  * We can't use page_count without pin a page
7326                  * because another CPU can free compound page.
7327                  * This check already skips compound tails of THP
7328                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7329                  */
7330                 if (!page_ref_count(page)) {
7331                         if (PageBuddy(page))
7332                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7333                         continue;
7334                 }
7335
7336                 /*
7337                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7338                  * page_count() is not 0.
7339                  */
7340                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7341                         continue;
7342
7343                 if (__PageMovable(page))
7344                         continue;
7345
7346                 if (!PageLRU(page))
7347                         found++;
7348                 /*
7349                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7350                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7351                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7352                  */
7353                 /*
7354                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7355                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7356                  *
7357                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7358                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7359                  * page at boot.
7360                  */
7361                 if (found > count)
7362                         return true;
7363         }
7364         return false;
7365 }
7366
7367 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7368 {
7369         struct zone *zone;
7370         unsigned long pfn;
7371
7372         /*
7373          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7374          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7375          * the zone but still within the section.
7376          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7377          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7378          */
7379         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7380                 return false;
7381
7382         zone = page_zone(page);
7383         pfn = page_to_pfn(page);
7384         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7385                 return false;
7386
7387         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7388 }
7389
7390 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7391
7392 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7393 {
7394         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7395                              pageblock_nr_pages) - 1);
7396 }
7397
7398 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7399 {
7400         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7401                                 pageblock_nr_pages));
7402 }
7403
7404 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7405 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7406                                         unsigned long start, unsigned long end)
7407 {
7408         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7409         unsigned long nr_reclaimed;
7410         unsigned long pfn = start;
7411         unsigned int tries = 0;
7412         int ret = 0;
7413
7414         migrate_prep();
7415
7416         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7417                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7418                         ret = -EINTR;
7419                         break;
7420                 }
7421
7422                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7423                         cc->nr_migratepages = 0;
7424                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7425                         if (!pfn) {
7426                                 ret = -EINTR;
7427                                 break;
7428                         }
7429                         tries = 0;
7430                 } else if (++tries == 5) {
7431                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7432                         break;
7433                 }
7434
7435                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7436                                                         &cc->migratepages);
7437                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7438
7439                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7440                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7441         }
7442         if (ret < 0) {
7443                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7444                 return ret;
7445         }
7446         return 0;
7447 }
7448
7449 /**
7450  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7451  * @start:      start PFN to allocate
7452  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7453  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7454  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7455  *                      in range must have the same migratetype and it must
7456  *                      be either of the two.
7457  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7458  *
7459  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7460  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7461  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7462  * pages fall in.
7463  *
7464  * The PFN range must belong to a single zone.
7465  *
7466  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7467  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7468  * need to be freed with free_contig_range().
7469  */
7470 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7471                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7472 {
7473         unsigned long outer_start, outer_end;
7474         unsigned int order;
7475         int ret = 0;
7476
7477         struct compact_control cc = {
7478                 .nr_migratepages = 0,
7479                 .order = -1,
7480                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7481                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7482                 .ignore_skip_hint = true,
7483                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7484         };
7485         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7486
7487         /*
7488          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7489          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7490          * have different sizes, and due to the way page allocator
7491          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7492          * that page allocator won't try to merge buddies from
7493          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7494          * other migration type.
7495          *
7496          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7497          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7498          * we are interested in).  This will put all the pages in
7499          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7500          *
7501          * When this is done, we take the pages in range from page
7502          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7503          * page allocator will never consider using them.
7504          *
7505          * This lets us mark the pageblocks back as
7506          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7507          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7508          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7509          */
7510
7511         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7512                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7513                                        false);
7514         if (ret)
7515                 return ret;
7516
7517         /*
7518          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7519          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7520          */
7521         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7522         if (ret && ret != -EBUSY)
7523                 goto done;
7524
7525         /*
7526          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7527          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7528          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7529          * What we are going to do is to allocate all pages from
7530          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7531          *
7532          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7533          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7534          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7535          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7536          * once this is done free the pages we are not interested in.
7537          *
7538          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7539          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7540          */
7541
7542         lru_add_drain_all();
7543         drain_all_pages(cc.zone);
7544
7545         order = 0;
7546         outer_start = start;
7547         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7548                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7549                         outer_start = start;
7550                         break;
7551                 }
7552                 outer_start &= ~0UL << order;
7553         }
7554
7555         if (outer_start != start) {
7556                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7557
7558                 /*
7559                  * outer_start page could be small order buddy page and
7560                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7561                  * in this case to report failed page properly
7562                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7563                  */
7564                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7565                         outer_start = start;
7566         }
7567
7568         /* Make sure the range is really isolated. */
7569         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7570                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7571                         __func__, outer_start, end);
7572                 ret = -EBUSY;
7573                 goto done;
7574         }
7575
7576         /* Grab isolated pages from freelists. */
7577         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7578         if (!outer_end) {
7579                 ret = -EBUSY;
7580                 goto done;
7581         }
7582
7583         /* Free head and tail (if any) */
7584         if (start != outer_start)
7585                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7586         if (end != outer_end)
7587                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7588
7589 done:
7590         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7591                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7592         return ret;
7593 }
7594
7595 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7596 {
7597         unsigned int count = 0;
7598
7599         for (; nr_pages--; pfn++) {
7600                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7601
7602                 count += page_count(page) != 1;
7603                 __free_page(page);
7604         }
7605         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7606 }
7607 #endif
7608
7609 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7610 /*
7611  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7612  * page high values need to be recalulated.
7613  */
7614 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7615 {
7616         unsigned cpu;
7617         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7618         for_each_possible_cpu(cpu)
7619                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7620                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7621         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7622 }
7623 #endif
7624
7625 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7626 {
7627         unsigned long flags;
7628         int cpu;
7629         struct per_cpu_pageset *pset;
7630
7631         /* avoid races with drain_pages()  */
7632         local_irq_save(flags);
7633         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7634                 for_each_online_cpu(cpu) {
7635                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7636                         drain_zonestat(zone, pset);
7637                 }
7638                 free_percpu(zone->pageset);
7639                 zone->pageset = &boot_pageset;
7640         }
7641         local_irq_restore(flags);
7642 }
7643
7644 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7645 /*
7646  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7647  * before calling this.
7648  */
7649 void
7650 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7651 {
7652         struct page *page;
7653         struct zone *zone;
7654         unsigned int order, i;
7655         unsigned long pfn;
7656         unsigned long flags;
7657         /* find the first valid pfn */
7658         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7659                 if (pfn_valid(pfn))
7660                         break;
7661         if (pfn == end_pfn)
7662                 return;
7663         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7664         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7665         pfn = start_pfn;
7666         while (pfn < end_pfn) {
7667                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7668                         pfn++;
7669                         continue;
7670                 }
7671                 page = pfn_to_page(pfn);
7672                 /*
7673                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7674                  * page_count() is not 0.
7675                  */
7676                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7677                         pfn++;
7678                         SetPageReserved(page);
7679                         continue;
7680                 }
7681
7682                 BUG_ON(page_count(page));
7683                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7684                 order = page_order(page);
7685 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7686                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7687                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7688 #endif
7689                 list_del(&page->lru);
7690                 rmv_page_order(page);
7691                 zone->free_area[order].nr_free--;
7692                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7693                         SetPageReserved((page+i));
7694                 pfn += (1 << order);
7695         }
7696         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7697 }
7698 #endif
7699
7700 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7701 {
7702         struct zone *zone = page_zone(page);
7703         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7704         unsigned long flags;
7705         unsigned int order;
7706
7707         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7708         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7709                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7710
7711                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7712                         break;
7713         }
7714         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7715
7716         return order < MAX_ORDER;
7717 }