]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm-debug-pageallocc-split-out-page-poisoning-from-debug-page_alloc-checkpatch-fixes
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69 #include <asm/div64.h>
70 #include "internal.h"
71
72 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
73 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
74 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
75
76 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
77 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
79 #endif
80
81 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
82 /*
83  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
84  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
85  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
86  * defined in <linux/topology.h>.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
89 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
90 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
91 #endif
92
93 /*
94  * Array of node states.
95  */
96 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
97         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
98         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
105         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif
107         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
108 #endif  /* NUMA */
109 };
110 EXPORT_SYMBOL(node_states);
111
112 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
113 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
114
115 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 /*
123  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
124  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
125  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
126  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
127  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
128  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
129  */
130 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
131 {
132         return page->index;
133 }
134
135 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
136 {
137         page->index = migratetype;
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
141 /*
142  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
143  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
144  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
145  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
146  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
147  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
148  */
149
150 static gfp_t saved_gfp_mask;
151
152 void pm_restore_gfp_mask(void)
153 {
154         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
155         if (saved_gfp_mask) {
156                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
157                 saved_gfp_mask = 0;
158         }
159 }
160
161 void pm_restrict_gfp_mask(void)
162 {
163         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
164         WARN_ON(saved_gfp_mask);
165         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
166         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
167 }
168
169 bool pm_suspended_storage(void)
170 {
171         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
172                 return false;
173         return true;
174 }
175 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
176
177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
178 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
179 #endif
180
181 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
182
183 /*
184  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
185  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
186  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
187  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
188  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
189  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
190  *
191  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
192  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
193  */
194 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          256,
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          256,
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          32,
203 #endif
204          32,
205 };
206
207 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
208
209 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
211          "DMA",
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214          "DMA32",
215 #endif
216          "Normal",
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218          "HighMem",
219 #endif
220          "Movable",
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
222          "Device",
223 #endif
224 };
225
226 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
227         NULL,
228         free_compound_page,
229 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
230         free_huge_page,
231 #endif
232 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
233         free_transhuge_page,
234 #endif
235 };
236
237 int min_free_kbytes = 1024;
238 int user_min_free_kbytes = -1;
239
240 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
241 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
242 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
243
244 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
245 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
246 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
247 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
248 static unsigned long __initdata required_movablecore;
249 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
250 static bool mirrored_kernelcore;
251
252 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
253 int movable_zone;
254 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
255 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
256
257 #if MAX_NUMNODES > 1
258 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
259 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
260 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
261 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
262 #endif
263
264 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
265
266 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
267 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
268 {
269         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
270 }
271
272 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
273 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
274 {
275         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
276                 return true;
277
278         return false;
279 }
280
281 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
282 {
283         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
284                 return true;
285
286         return false;
287 }
288
289 /*
290  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
291  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
292  */
293 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
294                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
295                                 unsigned long *nr_initialised)
296 {
297         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
298         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
299                 return true;
300
301         /* Initialise at least 2G of the highest zone */
302         (*nr_initialised)++;
303         if (*nr_initialised > (2UL << (30 - PAGE_SHIFT)) &&
304             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
305                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
306                 return false;
307         }
308
309         return true;
310 }
311 #else
312 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
313 {
314 }
315
316 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
317 {
318         return false;
319 }
320
321 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
322 {
323         return false;
324 }
325
326 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
327                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
328                                 unsigned long *nr_initialised)
329 {
330         return true;
331 }
332 #endif
333
334
335 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
336 {
337         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
338                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
339                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
340
341         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
342                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
343 }
344
345 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
346 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
347 {
348         int ret = 0;
349         unsigned seq;
350         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
351         unsigned long sp, start_pfn;
352
353         do {
354                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
355                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
356                 sp = zone->spanned_pages;
357                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
358                         ret = 1;
359         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
360
361         if (ret)
362                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
363                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
364                         start_pfn, start_pfn + sp);
365
366         return ret;
367 }
368
369 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
370 {
371         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
372                 return 0;
373         if (zone != page_zone(page))
374                 return 0;
375
376         return 1;
377 }
378 /*
379  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
380  */
381 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
382 {
383         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
384                 return 1;
385         if (!page_is_consistent(zone, page))
386                 return 1;
387
388         return 0;
389 }
390 #else
391 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
392 {
393         return 0;
394 }
395 #endif
396
397 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
398                 unsigned long bad_flags)
399 {
400         static unsigned long resume;
401         static unsigned long nr_shown;
402         static unsigned long nr_unshown;
403
404         /* Don't complain about poisoned pages */
405         if (PageHWPoison(page)) {
406                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
407                 return;
408         }
409
410         /*
411          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
412          * or allow a steady drip of one report per second.
413          */
414         if (nr_shown == 60) {
415                 if (time_before(jiffies, resume)) {
416                         nr_unshown++;
417                         goto out;
418                 }
419                 if (nr_unshown) {
420                         printk(KERN_ALERT
421                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
422                                 nr_unshown);
423                         nr_unshown = 0;
424                 }
425                 nr_shown = 0;
426         }
427         if (nr_shown++ == 0)
428                 resume = jiffies + 60 * HZ;
429
430         printk(KERN_ALERT "BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
431                 current->comm, page_to_pfn(page));
432         dump_page_badflags(page, reason, bad_flags);
433
434         print_modules();
435         dump_stack();
436 out:
437         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
438         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
439         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
440 }
441
442 /*
443  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
444  *
445  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
446  *
447  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
448  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
449  *
450  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
451  * page destructors. See compound_page_dtors.
452  *
453  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
454  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
455  */
456
457 void free_compound_page(struct page *page)
458 {
459         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
460 }
461
462 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
463 {
464         int i;
465         int nr_pages = 1 << order;
466
467         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
468         set_compound_order(page, order);
469         __SetPageHead(page);
470         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
471                 struct page *p = page + i;
472                 set_page_count(p, 0);
473                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
474                 set_compound_head(p, page);
475         }
476         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
477 }
478
479 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
480 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
481 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
482                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
483 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
484
485 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
486 {
487         if (!buf)
488                 return -EINVAL;
489
490         if (strcmp(buf, "on") == 0)
491                 _debug_pagealloc_enabled = true;
492
493         if (strcmp(buf, "off") == 0)
494                 _debug_pagealloc_enabled = false;
495
496         return 0;
497 }
498 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
499
500 static bool need_debug_guardpage(void)
501 {
502         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
503         if (!debug_pagealloc_enabled())
504                 return false;
505
506         return true;
507 }
508
509 static void init_debug_guardpage(void)
510 {
511         if (!debug_pagealloc_enabled())
512                 return;
513
514         _debug_guardpage_enabled = true;
515 }
516
517 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
518         .need = need_debug_guardpage,
519         .init = init_debug_guardpage,
520 };
521
522 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
523 {
524         unsigned long res;
525
526         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
527                 printk(KERN_ERR "Bad debug_guardpage_minorder value\n");
528                 return 0;
529         }
530         _debug_guardpage_minorder = res;
531         printk(KERN_INFO "Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
532         return 0;
533 }
534 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
535
536 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
537                                 unsigned int order, int migratetype)
538 {
539         struct page_ext *page_ext;
540
541         if (!debug_guardpage_enabled())
542                 return;
543
544         page_ext = lookup_page_ext(page);
545         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
546
547         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
548         set_page_private(page, order);
549         /* Guard pages are not available for any usage */
550         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
551 }
552
553 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
554                                 unsigned int order, int migratetype)
555 {
556         struct page_ext *page_ext;
557
558         if (!debug_guardpage_enabled())
559                 return;
560
561         page_ext = lookup_page_ext(page);
562         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
563
564         set_page_private(page, 0);
565         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
566                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
567 }
568 #else
569 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
570 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
571                                 unsigned int order, int migratetype) {}
572 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
573                                 unsigned int order, int migratetype) {}
574 #endif
575
576 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
577 {
578         set_page_private(page, order);
579         __SetPageBuddy(page);
580 }
581
582 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
583 {
584         __ClearPageBuddy(page);
585         set_page_private(page, 0);
586 }
587
588 /*
589  * This function checks whether a page is free && is the buddy
590  * we can do coalesce a page and its buddy if
591  * (a) the buddy is not in a hole &&
592  * (b) the buddy is in the buddy system &&
593  * (c) a page and its buddy have the same order &&
594  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
595  *
596  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
597  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
598  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
599  * serialized by zone->lock.
600  *
601  * For recording page's order, we use page_private(page).
602  */
603 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
604                                                         unsigned int order)
605 {
606         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
607                 return 0;
608
609         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
610                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
611                         return 0;
612
613                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
614
615                 return 1;
616         }
617
618         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
619                 /*
620                  * zone check is done late to avoid uselessly
621                  * calculating zone/node ids for pages that could
622                  * never merge.
623                  */
624                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
625                         return 0;
626
627                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
628
629                 return 1;
630         }
631         return 0;
632 }
633
634 /*
635  * Freeing function for a buddy system allocator.
636  *
637  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
638  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
639  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
640  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
641  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
642  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
643  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
644  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
645  * parts of the VM system.
646  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
647  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
648  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
649  * field.
650  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
651  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
652  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
653  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
654  * triggers coalescing into a block of larger size.
655  *
656  * -- nyc
657  */
658
659 static inline void __free_one_page(struct page *page,
660                 unsigned long pfn,
661                 struct zone *zone, unsigned int order,
662                 int migratetype)
663 {
664         unsigned long page_idx;
665         unsigned long combined_idx;
666         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
667         struct page *buddy;
668         unsigned int max_order = MAX_ORDER;
669
670         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
671         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
672
673         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
674         if (is_migrate_isolate(migratetype)) {
675                 /*
676                  * We restrict max order of merging to prevent merge
677                  * between freepages on isolate pageblock and normal
678                  * pageblock. Without this, pageblock isolation
679                  * could cause incorrect freepage accounting.
680                  */
681                 max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
682         } else {
683                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
684         }
685
686         page_idx = pfn & ((1 << max_order) - 1);
687
688         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
689         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
690
691         while (order < max_order - 1) {
692                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
693                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
694                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
695                         break;
696                 /*
697                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
698                  * merge with it and move up one order.
699                  */
700                 if (page_is_guard(buddy)) {
701                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
702                 } else {
703                         list_del(&buddy->lru);
704                         zone->free_area[order].nr_free--;
705                         rmv_page_order(buddy);
706                 }
707                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
708                 page = page + (combined_idx - page_idx);
709                 page_idx = combined_idx;
710                 order++;
711         }
712         set_page_order(page, order);
713
714         /*
715          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
716          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
717          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
718          * that is happening, add the free page to the tail of the list
719          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
720          * as a higher order page
721          */
722         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
723                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
724                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
725                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
726                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
727                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
728                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
729                         list_add_tail(&page->lru,
730                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
731                         goto out;
732                 }
733         }
734
735         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
736 out:
737         zone->free_area[order].nr_free++;
738 }
739
740 static inline int free_pages_check(struct page *page)
741 {
742         const char *bad_reason = NULL;
743         unsigned long bad_flags = 0;
744
745         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
746                 bad_reason = "nonzero mapcount";
747         if (unlikely(page->mapping != NULL))
748                 bad_reason = "non-NULL mapping";
749         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
750                 bad_reason = "nonzero _count";
751         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
752                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
753                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
754         }
755 #ifdef CONFIG_MEMCG
756         if (unlikely(page->mem_cgroup))
757                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
758 #endif
759         if (unlikely(bad_reason)) {
760                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
761                 return 1;
762         }
763         page_cpupid_reset_last(page);
764         if (page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)
765                 page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
766         return 0;
767 }
768
769 /*
770  * Frees a number of pages from the PCP lists
771  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
772  * count is the number of pages to free.
773  *
774  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
775  * see if this freeing clears that state.
776  *
777  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
778  * pinned" detection logic.
779  */
780 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
781                                         struct per_cpu_pages *pcp)
782 {
783         int migratetype = 0;
784         int batch_free = 0;
785         int to_free = count;
786         unsigned long nr_scanned;
787
788         spin_lock(&zone->lock);
789         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
790         if (nr_scanned)
791                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
792
793         while (to_free) {
794                 struct page *page;
795                 struct list_head *list;
796
797                 /*
798                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
799                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
800                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
801                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
802                  * lists
803                  */
804                 do {
805                         batch_free++;
806                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
807                                 migratetype = 0;
808                         list = &pcp->lists[migratetype];
809                 } while (list_empty(list));
810
811                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
812                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
813                         batch_free = to_free;
814
815                 do {
816                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
817
818                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
819                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
820                         list_del(&page->lru);
821
822                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
823                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
824                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
825                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
826                         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone)))
827                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
828
829                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
830                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
831                 } while (--to_free && --batch_free && !list_empty(list));
832         }
833         spin_unlock(&zone->lock);
834 }
835
836 static void free_one_page(struct zone *zone,
837                                 struct page *page, unsigned long pfn,
838                                 unsigned int order,
839                                 int migratetype)
840 {
841         unsigned long nr_scanned;
842         spin_lock(&zone->lock);
843         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
844         if (nr_scanned)
845                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
846
847         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
848                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
849                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
850         }
851         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
852         spin_unlock(&zone->lock);
853 }
854
855 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
856 {
857         int ret = 1;
858
859         /*
860          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
861          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
862          */
863         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
864
865         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
866                 ret = 0;
867                 goto out;
868         }
869         switch (page - head_page) {
870         case 1:
871                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
872                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
873                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
874                         goto out;
875                 }
876                 break;
877         case 2:
878                 /*
879                  * the second tail page: ->mapping is
880                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
881                  */
882                 break;
883         default:
884                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
885                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
886                         goto out;
887                 }
888                 break;
889         }
890         if (unlikely(!PageTail(page))) {
891                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
892                 goto out;
893         }
894         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
895                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
896                 goto out;
897         }
898         ret = 0;
899 out:
900         page->mapping = NULL;
901         clear_compound_head(page);
902         return ret;
903 }
904
905 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
906                                 unsigned long zone, int nid)
907 {
908         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
909         init_page_count(page);
910         page_mapcount_reset(page);
911         page_cpupid_reset_last(page);
912
913         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
914 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
915         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
916         if (!is_highmem_idx(zone))
917                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
918 #endif
919 }
920
921 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
922                                         int nid)
923 {
924         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
925 }
926
927 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
928 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
929 {
930         pg_data_t *pgdat;
931         int nid, zid;
932
933         if (!early_page_uninitialised(pfn))
934                 return;
935
936         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
937         pgdat = NODE_DATA(nid);
938
939         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
940                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
941
942                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
943                         break;
944         }
945         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
946 }
947 #else
948 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
949 {
950 }
951 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
952
953 /*
954  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
955  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
956  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
957  * sent to the buddy page allocator.
958  */
959 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
960 {
961         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
962         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
963
964         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
965                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
966                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
967
968                         init_reserved_page(start_pfn);
969
970                         /* Avoid false-positive PageTail() */
971                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
972
973                         SetPageReserved(page);
974                 }
975         }
976 }
977
978 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
979 {
980         bool compound = PageCompound(page);
981         int i, bad = 0;
982
983         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
984         VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
985
986         trace_mm_page_free(page, order);
987         kmemcheck_free_shadow(page, order);
988         kasan_free_pages(page, order);
989
990         if (PageAnon(page))
991                 page->mapping = NULL;
992         bad += free_pages_check(page);
993         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
994                 if (compound)
995                         bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
996                 bad += free_pages_check(page + i);
997         }
998         if (bad)
999                 return false;
1000
1001         reset_page_owner(page, order);
1002
1003         if (!PageHighMem(page)) {
1004                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1005                                            PAGE_SIZE << order);
1006                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1007                                            PAGE_SIZE << order);
1008         }
1009         arch_free_page(page, order);
1010         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1011
1012         return true;
1013 }
1014
1015 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1016 {
1017         unsigned long flags;
1018         int migratetype;
1019         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1020
1021         if (!free_pages_prepare(page, order))
1022                 return;
1023
1024         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1025         local_irq_save(flags);
1026         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1027         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1028         local_irq_restore(flags);
1029 }
1030
1031 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page,
1032                                         unsigned long pfn, unsigned int order)
1033 {
1034         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1035         struct page *p = page;
1036         unsigned int loop;
1037
1038         prefetchw(p);
1039         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1040                 prefetchw(p + 1);
1041                 __ClearPageReserved(p);
1042                 set_page_count(p, 0);
1043         }
1044         __ClearPageReserved(p);
1045         set_page_count(p, 0);
1046
1047         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1048         set_page_refcounted(page);
1049         __free_pages(page, order);
1050 }
1051
1052 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1053         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1054
1055 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1056
1057 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1058 {
1059         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1060         int nid;
1061
1062         spin_lock(&early_pfn_lock);
1063         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1064         if (nid < 0)
1065                 nid = 0;
1066         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1067
1068         return nid;
1069 }
1070 #endif
1071
1072 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1073 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1074                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1075 {
1076         int nid;
1077
1078         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1079         if (nid >= 0 && nid != node)
1080                 return false;
1081         return true;
1082 }
1083
1084 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1085 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1086 {
1087         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1088 }
1089
1090 #else
1091
1092 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1093 {
1094         return true;
1095 }
1096 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1097                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1098 {
1099         return true;
1100 }
1101 #endif
1102
1103
1104 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1105                                                         unsigned int order)
1106 {
1107         if (early_page_uninitialised(pfn))
1108                 return;
1109         return __free_pages_boot_core(page, pfn, order);
1110 }
1111
1112 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1113 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1114                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1115 {
1116         int i;
1117
1118         if (!page)
1119                 return;
1120
1121         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1122         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1123             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1124                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1125                 __free_pages_boot_core(page, pfn, MAX_ORDER-1);
1126                 return;
1127         }
1128
1129         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++)
1130                 __free_pages_boot_core(page, pfn, 0);
1131 }
1132
1133 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1134 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1135 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1136
1137 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1138 {
1139         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1140                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1141 }
1142
1143 /* Initialise remaining memory on a node */
1144 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1145 {
1146         pg_data_t *pgdat = data;
1147         int nid = pgdat->node_id;
1148         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1149         unsigned long start = jiffies;
1150         unsigned long nr_pages = 0;
1151         unsigned long walk_start, walk_end;
1152         int i, zid;
1153         struct zone *zone;
1154         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1155         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1156
1157         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1158                 pgdat_init_report_one_done();
1159                 return 0;
1160         }
1161
1162         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1163         if (!cpumask_empty(cpumask))
1164                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1165
1166         /* Sanity check boundaries */
1167         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1168         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1169         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1170
1171         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1172         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1173                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1174                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1175                         break;
1176         }
1177
1178         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1179                 unsigned long pfn, end_pfn;
1180                 struct page *page = NULL;
1181                 struct page *free_base_page = NULL;
1182                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1183                 int nr_to_free = 0;
1184
1185                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1186                 pfn = first_init_pfn;
1187                 if (pfn < walk_start)
1188                         pfn = walk_start;
1189                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1190                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1191
1192                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1193                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1194                                 goto free_range;
1195
1196                         /*
1197                          * Ensure pfn_valid is checked every
1198                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1199                          */
1200                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1201                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1202                                         page = NULL;
1203                                         goto free_range;
1204                                 }
1205                         }
1206
1207                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1208                                 page = NULL;
1209                                 goto free_range;
1210                         }
1211
1212                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1213                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1214                                 page++;
1215                         } else {
1216                                 nr_pages += nr_to_free;
1217                                 deferred_free_range(free_base_page,
1218                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1219                                 free_base_page = NULL;
1220                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1221
1222                                 page = pfn_to_page(pfn);
1223                                 cond_resched();
1224                         }
1225
1226                         if (page->flags) {
1227                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1228                                 goto free_range;
1229                         }
1230
1231                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1232                         if (!free_base_page) {
1233                                 free_base_page = page;
1234                                 free_base_pfn = pfn;
1235                                 nr_to_free = 0;
1236                         }
1237                         nr_to_free++;
1238
1239                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1240                         continue;
1241 free_range:
1242                         /* Free the current block of pages to allocator */
1243                         nr_pages += nr_to_free;
1244                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1245                                                                 nr_to_free);
1246                         free_base_page = NULL;
1247                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1248                 }
1249
1250                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1251         }
1252
1253         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1254         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1255
1256         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1257                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1258
1259         pgdat_init_report_one_done();
1260         return 0;
1261 }
1262
1263 void __init page_alloc_init_late(void)
1264 {
1265         int nid;
1266
1267         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1268         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1269         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1270                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1271         }
1272
1273         /* Block until all are initialised */
1274         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1275
1276         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1277         files_maxfiles_init();
1278 }
1279 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1280
1281 #ifdef CONFIG_CMA
1282 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1283 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1284 {
1285         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1286         struct page *p = page;
1287
1288         do {
1289                 __ClearPageReserved(p);
1290                 set_page_count(p, 0);
1291         } while (++p, --i);
1292
1293         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1294
1295         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1296                 i = pageblock_nr_pages;
1297                 p = page;
1298                 do {
1299                         set_page_refcounted(p);
1300                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1301                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1302                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1303         } else {
1304                 set_page_refcounted(page);
1305                 __free_pages(page, pageblock_order);
1306         }
1307
1308         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1309 }
1310 #endif
1311
1312 /*
1313  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1314  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1315  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1316  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1317  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1318  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1319  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1320  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1321  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1322  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1323  *
1324  * -- nyc
1325  */
1326 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1327         int low, int high, struct free_area *area,
1328         int migratetype)
1329 {
1330         unsigned long size = 1 << high;
1331
1332         while (high > low) {
1333                 area--;
1334                 high--;
1335                 size >>= 1;
1336                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1337
1338                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1339                         debug_guardpage_enabled() &&
1340                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1341                         /*
1342                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1343                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1344                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1345                          * pages will stay not present in virtual address space
1346                          */
1347                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1348                         continue;
1349                 }
1350                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1351                 area->nr_free++;
1352                 set_page_order(&page[size], high);
1353         }
1354 }
1355
1356 /*
1357  * This page is about to be returned from the page allocator
1358  */
1359 static inline int check_new_page(struct page *page)
1360 {
1361         const char *bad_reason = NULL;
1362         unsigned long bad_flags = 0;
1363
1364         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1365                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1366         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1367                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1368         if (unlikely(atomic_read(&page->_count) != 0))
1369                 bad_reason = "nonzero _count";
1370         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1371                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1372                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1373         }
1374         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1375                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1376                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1377         }
1378 #ifdef CONFIG_MEMCG
1379         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1380                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1381 #endif
1382         if (unlikely(bad_reason)) {
1383                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1384                 return 1;
1385         }
1386         return 0;
1387 }
1388
1389 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1390                                                                 int alloc_flags)
1391 {
1392         int i;
1393
1394         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1395                 struct page *p = page + i;
1396                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1397                         return 1;
1398         }
1399
1400         set_page_private(page, 0);
1401         set_page_refcounted(page);
1402
1403         arch_alloc_page(page, order);
1404         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1405         kasan_alloc_pages(page, order);
1406
1407         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
1408                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1409                         clear_highpage(page + i);
1410
1411         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1412                 prep_compound_page(page, order);
1413
1414         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1415
1416         /*
1417          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1418          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1419          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1420          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1421          */
1422         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1423                 set_page_pfmemalloc(page);
1424         else
1425                 clear_page_pfmemalloc(page);
1426
1427         return 0;
1428 }
1429
1430 /*
1431  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1432  * the smallest available page from the freelists
1433  */
1434 static inline
1435 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1436                                                 int migratetype)
1437 {
1438         unsigned int current_order;
1439         struct free_area *area;
1440         struct page *page;
1441
1442         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1443         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1444                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1445                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1446                                                         struct page, lru);
1447                 if (!page)
1448                         continue;
1449                 list_del(&page->lru);
1450                 rmv_page_order(page);
1451                 area->nr_free--;
1452                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1453                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1454                 return page;
1455         }
1456
1457         return NULL;
1458 }
1459
1460
1461 /*
1462  * This array describes the order lists are fallen back to when
1463  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1464  */
1465 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1466         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1467         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1468         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1469 #ifdef CONFIG_CMA
1470         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1471 #endif
1472 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1473         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1474 #endif
1475 };
1476
1477 #ifdef CONFIG_CMA
1478 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1479                                         unsigned int order)
1480 {
1481         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1482 }
1483 #else
1484 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1485                                         unsigned int order) { return NULL; }
1486 #endif
1487
1488 /*
1489  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1490  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1491  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1492  */
1493 int move_freepages(struct zone *zone,
1494                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1495                           int migratetype)
1496 {
1497         struct page *page;
1498         unsigned int order;
1499         int pages_moved = 0;
1500
1501 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1502         /*
1503          * page_zone is not safe to call in this context when
1504          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1505          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1506          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1507          * grouping pages by mobility
1508          */
1509         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1510 #endif
1511
1512         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1513                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1514                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1515
1516                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1517                         page++;
1518                         continue;
1519                 }
1520
1521                 if (!PageBuddy(page)) {
1522                         page++;
1523                         continue;
1524                 }
1525
1526                 order = page_order(page);
1527                 list_move(&page->lru,
1528                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1529                 page += 1 << order;
1530                 pages_moved += 1 << order;
1531         }
1532
1533         return pages_moved;
1534 }
1535
1536 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1537                                 int migratetype)
1538 {
1539         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1540         struct page *start_page, *end_page;
1541
1542         start_pfn = page_to_pfn(page);
1543         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1544         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1545         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1546         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1547
1548         /* Do not cross zone boundaries */
1549         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1550                 start_page = page;
1551         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1552                 return 0;
1553
1554         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1555 }
1556
1557 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1558                                         int start_order, int migratetype)
1559 {
1560         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1561
1562         while (nr_pageblocks--) {
1563                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1564                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1565         }
1566 }
1567
1568 /*
1569  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1570  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1571  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1572  *
1573  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1574  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1575  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1576  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1577  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1578  * pageblocks.
1579  */
1580 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1581 {
1582         /*
1583          * Leaving this order check is intended, although there is
1584          * relaxed order check in next check. The reason is that
1585          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1586          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1587          * so could be changed anytime.
1588          */
1589         if (order >= pageblock_order)
1590                 return true;
1591
1592         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1593                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1594                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1595                 page_group_by_mobility_disabled)
1596                 return true;
1597
1598         return false;
1599 }
1600
1601 /*
1602  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1603  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1604  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1605  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1606  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1607  */
1608 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1609                                                           int start_type)
1610 {
1611         unsigned int current_order = page_order(page);
1612         int pages;
1613
1614         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1615         if (current_order >= pageblock_order) {
1616                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1617                 return;
1618         }
1619
1620         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1621
1622         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1623         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1624                         page_group_by_mobility_disabled)
1625                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1626 }
1627
1628 /*
1629  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1630  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1631  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1632  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1633  */
1634 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1635                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1636 {
1637         int i;
1638         int fallback_mt;
1639
1640         if (area->nr_free == 0)
1641                 return -1;
1642
1643         *can_steal = false;
1644         for (i = 0;; i++) {
1645                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1646                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1647                         break;
1648
1649                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1650                         continue;
1651
1652                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1653                         *can_steal = true;
1654
1655                 if (!only_stealable)
1656                         return fallback_mt;
1657
1658                 if (*can_steal)
1659                         return fallback_mt;
1660         }
1661
1662         return -1;
1663 }
1664
1665 /*
1666  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1667  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1668  */
1669 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1670                                 unsigned int alloc_order)
1671 {
1672         int mt;
1673         unsigned long max_managed, flags;
1674
1675         /*
1676          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1677          * Check is race-prone but harmless.
1678          */
1679         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1680         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1681                 return;
1682
1683         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1684
1685         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1686         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1687                 goto out_unlock;
1688
1689         /* Yoink! */
1690         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1691         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1692                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1693                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1694                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1695                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1696         }
1697
1698 out_unlock:
1699         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1700 }
1701
1702 /*
1703  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1704  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1705  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1706  * to recover from than an OOM.
1707  */
1708 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1709 {
1710         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1711         unsigned long flags;
1712         struct zoneref *z;
1713         struct zone *zone;
1714         struct page *page;
1715         int order;
1716
1717         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
1718                                                                 ac->nodemask) {
1719                 /* Preserve at least one pageblock */
1720                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
1721                         continue;
1722
1723                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1724                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1725                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
1726
1727                         page = list_first_entry_or_null(
1728                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
1729                                         struct page, lru);
1730                         if (!page)
1731                                 continue;
1732
1733                         /*
1734                          * It should never happen but changes to locking could
1735                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
1736                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
1737                          * and watch for underflows.
1738                          */
1739                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
1740                                 zone->nr_reserved_highatomic);
1741
1742                         /*
1743                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
1744                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
1745                          * is doing the work and needs the pages. More
1746                          * importantly, if the block was always converted to
1747                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
1748                          * of pageblocks that cannot be completely freed
1749                          * may increase.
1750                          */
1751                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
1752                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
1753                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1754                         return;
1755                 }
1756                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1757         }
1758 }
1759
1760 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
1761 static inline struct page *
1762 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
1763 {
1764         struct free_area *area;
1765         unsigned int current_order;
1766         struct page *page;
1767         int fallback_mt;
1768         bool can_steal;
1769
1770         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
1771         for (current_order = MAX_ORDER-1;
1772                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
1773                                 --current_order) {
1774                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1775                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
1776                                 start_migratetype, false, &can_steal);
1777                 if (fallback_mt == -1)
1778                         continue;
1779
1780                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
1781                                                 struct page, lru);
1782                 if (can_steal)
1783                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
1784
1785                 /* Remove the page from the freelists */
1786                 area->nr_free--;
1787                 list_del(&page->lru);
1788                 rmv_page_order(page);
1789
1790                 expand(zone, page, order, current_order, area,
1791                                         start_migratetype);
1792                 /*
1793                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
1794                  * migratetype depending on the decisions in
1795                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
1796                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
1797                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
1798                  */
1799                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
1800
1801                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
1802                         start_migratetype, fallback_mt);
1803
1804                 return page;
1805         }
1806
1807         return NULL;
1808 }
1809
1810 /*
1811  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
1812  * Call me with the zone->lock already held.
1813  */
1814 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
1815                                 int migratetype)
1816 {
1817         struct page *page;
1818
1819         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
1820         if (unlikely(!page)) {
1821                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
1822                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
1823
1824                 if (!page)
1825                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
1826         }
1827
1828         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
1829         return page;
1830 }
1831
1832 /*
1833  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
1834  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
1835  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
1836  */
1837 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
1838                         unsigned long count, struct list_head *list,
1839                         int migratetype, bool cold)
1840 {
1841         int i;
1842
1843         spin_lock(&zone->lock);
1844         for (i = 0; i < count; ++i) {
1845                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
1846                 if (unlikely(page == NULL))
1847                         break;
1848
1849                 /*
1850                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
1851                  * in physical page order. The page is added to the callers and
1852                  * list and the list head then moves forward. From the callers
1853                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
1854                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
1855                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
1856                  * properly.
1857                  */
1858                 if (likely(!cold))
1859                         list_add(&page->lru, list);
1860                 else
1861                         list_add_tail(&page->lru, list);
1862                 list = &page->lru;
1863                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
1864                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
1865                                               -(1 << order));
1866         }
1867         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
1868         spin_unlock(&zone->lock);
1869         return i;
1870 }
1871
1872 #ifdef CONFIG_NUMA
1873 /*
1874  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
1875  * currently executing processor on remote nodes after they have
1876  * expired.
1877  *
1878  * Note that this function must be called with the thread pinned to
1879  * a single processor.
1880  */
1881 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
1882 {
1883         unsigned long flags;
1884         int to_drain, batch;
1885
1886         local_irq_save(flags);
1887         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
1888         to_drain = min(pcp->count, batch);
1889         if (to_drain > 0) {
1890                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
1891                 pcp->count -= to_drain;
1892         }
1893         local_irq_restore(flags);
1894 }
1895 #endif
1896
1897 /*
1898  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
1899  *
1900  * The processor must either be the current processor and the
1901  * thread pinned to the current processor or a processor that
1902  * is not online.
1903  */
1904 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
1905 {
1906         unsigned long flags;
1907         struct per_cpu_pageset *pset;
1908         struct per_cpu_pages *pcp;
1909
1910         local_irq_save(flags);
1911         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1912
1913         pcp = &pset->pcp;
1914         if (pcp->count) {
1915                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
1916                 pcp->count = 0;
1917         }
1918         local_irq_restore(flags);
1919 }
1920
1921 /*
1922  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
1923  *
1924  * The processor must either be the current processor and the
1925  * thread pinned to the current processor or a processor that
1926  * is not online.
1927  */
1928 static void drain_pages(unsigned int cpu)
1929 {
1930         struct zone *zone;
1931
1932         for_each_populated_zone(zone) {
1933                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1934         }
1935 }
1936
1937 /*
1938  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
1939  *
1940  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
1941  * the single zone's pages.
1942  */
1943 void drain_local_pages(struct zone *zone)
1944 {
1945         int cpu = smp_processor_id();
1946
1947         if (zone)
1948                 drain_pages_zone(cpu, zone);
1949         else
1950                 drain_pages(cpu);
1951 }
1952
1953 /*
1954  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
1955  *
1956  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
1957  *
1958  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
1959  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
1960  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
1961  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
1962  * before the call to on_each_cpu_mask().
1963  */
1964 void drain_all_pages(struct zone *zone)
1965 {
1966         int cpu;
1967
1968         /*
1969          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
1970          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
1971          */
1972         static cpumask_t cpus_with_pcps;
1973
1974         /*
1975          * We don't care about racing with CPU hotplug event
1976          * as offline notification will cause the notified
1977          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
1978          * disables preemption as part of its processing
1979          */
1980         for_each_online_cpu(cpu) {
1981                 struct per_cpu_pageset *pcp;
1982                 struct zone *z;
1983                 bool has_pcps = false;
1984
1985                 if (zone) {
1986                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
1987                         if (pcp->pcp.count)
1988                                 has_pcps = true;
1989                 } else {
1990                         for_each_populated_zone(z) {
1991                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
1992                                 if (pcp->pcp.count) {
1993                                         has_pcps = true;
1994                                         break;
1995                                 }
1996                         }
1997                 }
1998
1999                 if (has_pcps)
2000                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2001                 else
2002                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2003         }
2004         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2005                                                                 zone, 1);
2006 }
2007
2008 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2009
2010 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2011 {
2012         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2013         unsigned long flags;
2014         unsigned int order, t;
2015         struct page *page;
2016
2017         if (zone_is_empty(zone))
2018                 return;
2019
2020         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2021
2022         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2023         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2024                 if (pfn_valid(pfn)) {
2025                         page = pfn_to_page(pfn);
2026                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2027                                 swsusp_unset_page_free(page);
2028                 }
2029
2030         for_each_migratetype_order(order, t) {
2031                 list_for_each_entry(page,
2032                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2033                         unsigned long i;
2034
2035                         pfn = page_to_pfn(page);
2036                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2037                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2038                 }
2039         }
2040         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2041 }
2042 #endif /* CONFIG_PM */
2043
2044 /*
2045  * Free a 0-order page
2046  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2047  */
2048 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2049 {
2050         struct zone *zone = page_zone(page);
2051         struct per_cpu_pages *pcp;
2052         unsigned long flags;
2053         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2054         int migratetype;
2055
2056         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2057                 return;
2058
2059         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2060         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2061         local_irq_save(flags);
2062         __count_vm_event(PGFREE);
2063
2064         /*
2065          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2066          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2067          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2068          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2069          * excessively into the page allocator
2070          */
2071         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2072                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2073                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2074                         goto out;
2075                 }
2076                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2077         }
2078
2079         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2080         if (!cold)
2081                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2082         else
2083                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2084         pcp->count++;
2085         if (pcp->count >= pcp->high) {
2086                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2087                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2088                 pcp->count -= batch;
2089         }
2090
2091 out:
2092         local_irq_restore(flags);
2093 }
2094
2095 /*
2096  * Free a list of 0-order pages
2097  */
2098 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2099 {
2100         struct page *page, *next;
2101
2102         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2103                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2104                 free_hot_cold_page(page, cold);
2105         }
2106 }
2107
2108 /*
2109  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2110  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2111  * Each sub-page must be freed individually.
2112  *
2113  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2114  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2115  */
2116 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2117 {
2118         int i;
2119         gfp_t gfp_mask;
2120
2121         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2122         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2123
2124 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2125         /*
2126          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2127          * otherwise free the whole shadow.
2128          */
2129         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2130                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2131 #endif
2132
2133         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2134         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2135         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2136                 set_page_refcounted(page + i);
2137                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2138         }
2139 }
2140 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2141
2142 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2143 {
2144         unsigned long watermark;
2145         struct zone *zone;
2146         int mt;
2147
2148         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2149
2150         zone = page_zone(page);
2151         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2152
2153         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2154                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2155                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2156                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2157                         return 0;
2158
2159                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2160         }
2161
2162         /* Remove page from free list */
2163         list_del(&page->lru);
2164         zone->free_area[order].nr_free--;
2165         rmv_page_order(page);
2166
2167         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2168
2169         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2170         if (order >= pageblock_order - 1) {
2171                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2172                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2173                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2174                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2175                                 set_pageblock_migratetype(page,
2176                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2177                 }
2178         }
2179
2180
2181         return 1UL << order;
2182 }
2183
2184 /*
2185  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2186  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2187  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2188  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2189  * are enabled.
2190  *
2191  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2192  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2193  */
2194 int split_free_page(struct page *page)
2195 {
2196         unsigned int order;
2197         int nr_pages;
2198
2199         order = page_order(page);
2200
2201         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2202         if (!nr_pages)
2203                 return 0;
2204
2205         /* Split into individual pages */
2206         set_page_refcounted(page);
2207         split_page(page, order);
2208         return nr_pages;
2209 }
2210
2211 /*
2212  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2213  */
2214 static inline
2215 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2216                         struct zone *zone, unsigned int order,
2217                         gfp_t gfp_flags, int alloc_flags, int migratetype)
2218 {
2219         unsigned long flags;
2220         struct page *page;
2221         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2222
2223         if (likely(order == 0)) {
2224                 struct per_cpu_pages *pcp;
2225                 struct list_head *list;
2226
2227                 local_irq_save(flags);
2228                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2229                 list = &pcp->lists[migratetype];
2230                 if (list_empty(list)) {
2231                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2232                                         pcp->batch, list,
2233                                         migratetype, cold);
2234                         if (unlikely(list_empty(list)))
2235                                 goto failed;
2236                 }
2237
2238                 if (cold)
2239                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2240                 else
2241                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2242
2243                 list_del(&page->lru);
2244                 pcp->count--;
2245         } else {
2246                 if (unlikely(gfp_flags & __GFP_NOFAIL)) {
2247                         /*
2248                          * __GFP_NOFAIL is not to be used in new code.
2249                          *
2250                          * All __GFP_NOFAIL callers should be fixed so that they
2251                          * properly detect and handle allocation failures.
2252                          *
2253                          * We most definitely don't want callers attempting to
2254                          * allocate greater than order-1 page units with
2255                          * __GFP_NOFAIL.
2256                          */
2257                         WARN_ON_ONCE(order > 1);
2258                 }
2259                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2260
2261                 page = NULL;
2262                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2263                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2264                         if (page)
2265                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2266                 }
2267                 if (!page)
2268                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2269                 spin_unlock(&zone->lock);
2270                 if (!page)
2271                         goto failed;
2272                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2273                                           get_pcppage_migratetype(page));
2274         }
2275
2276         __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2277         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2278             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2279                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2280
2281         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2282         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2283         local_irq_restore(flags);
2284
2285         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2286         return page;
2287
2288 failed:
2289         local_irq_restore(flags);
2290         return NULL;
2291 }
2292
2293 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2294
2295 static struct {
2296         struct fault_attr attr;
2297
2298         bool ignore_gfp_highmem;
2299         bool ignore_gfp_reclaim;
2300         u32 min_order;
2301 } fail_page_alloc = {
2302         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2303         .ignore_gfp_reclaim = true,
2304         .ignore_gfp_highmem = true,
2305         .min_order = 1,
2306 };
2307
2308 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2309 {
2310         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2311 }
2312 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2313
2314 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2315 {
2316         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2317                 return false;
2318         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2319                 return false;
2320         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2321                 return false;
2322         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2323                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2324                 return false;
2325
2326         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2327 }
2328
2329 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2330
2331 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2332 {
2333         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2334         struct dentry *dir;
2335
2336         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2337                                         &fail_page_alloc.attr);
2338         if (IS_ERR(dir))
2339                 return PTR_ERR(dir);
2340
2341         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2342                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2343                 goto fail;
2344         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2345                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2346                 goto fail;
2347         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2348                                 &fail_page_alloc.min_order))
2349                 goto fail;
2350
2351         return 0;
2352 fail:
2353         debugfs_remove_recursive(dir);
2354
2355         return -ENOMEM;
2356 }
2357
2358 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2359
2360 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2361
2362 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2363
2364 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2365 {
2366         return false;
2367 }
2368
2369 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2370
2371 /*
2372  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2373  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2374  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2375  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2376  */
2377 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2378                         unsigned long mark, int classzone_idx, int alloc_flags,
2379                         long free_pages)
2380 {
2381         long min = mark;
2382         int o;
2383         const int alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2384
2385         /* free_pages may go negative - that's OK */
2386         free_pages -= (1 << order) - 1;
2387
2388         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2389                 min -= min / 2;
2390
2391         /*
2392          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2393          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2394          * atomic reserve but it avoids a search.
2395          */
2396         if (likely(!alloc_harder))
2397                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2398         else
2399                 min -= min / 4;
2400
2401 #ifdef CONFIG_CMA
2402         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2403         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2404                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2405 #endif
2406
2407         /*
2408          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2409          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2410          * even if a suitable page happened to be free.
2411          */
2412         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2413                 return false;
2414
2415         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2416         if (!order)
2417                 return true;
2418
2419         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2420         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2421                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2422                 int mt;
2423
2424                 if (!area->nr_free)
2425                         continue;
2426
2427                 if (alloc_harder)
2428                         return true;
2429
2430                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2431                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2432                                 return true;
2433                 }
2434
2435 #ifdef CONFIG_CMA
2436                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2437                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2438                         return true;
2439                 }
2440 #endif
2441         }
2442         return false;
2443 }
2444
2445 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2446                       int classzone_idx, int alloc_flags)
2447 {
2448         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2449                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2450 }
2451
2452 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2453                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2454 {
2455         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2456
2457         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2458                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2459
2460         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2461                                                                 free_pages);
2462 }
2463
2464 #ifdef CONFIG_NUMA
2465 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2466 {
2467         return local_zone->node == zone->node;
2468 }
2469
2470 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2471 {
2472         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2473                                 RECLAIM_DISTANCE;
2474 }
2475 #else   /* CONFIG_NUMA */
2476 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2477 {
2478         return true;
2479 }
2480
2481 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2482 {
2483         return true;
2484 }
2485 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2486
2487 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2488 {
2489         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2490
2491         do {
2492                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2493                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2494                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2495                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2496         } while (zone++ != preferred_zone);
2497 }
2498
2499 /*
2500  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2501  * a page.
2502  */
2503 static struct page *
2504 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2505                                                 const struct alloc_context *ac)
2506 {
2507         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2508         struct zoneref *z;
2509         struct page *page = NULL;
2510         struct zone *zone;
2511         int nr_fair_skipped = 0;
2512         bool zonelist_rescan;
2513
2514 zonelist_scan:
2515         zonelist_rescan = false;
2516
2517         /*
2518          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2519          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2520          */
2521         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2522                                                                 ac->nodemask) {
2523                 unsigned long mark;
2524
2525                 if (cpusets_enabled() &&
2526                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2527                         !cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2528                                 continue;
2529                 /*
2530                  * Distribute pages in proportion to the individual
2531                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2532                  * page was allocated in should have no effect on the
2533                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2534                  */
2535                 if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2536                         if (!zone_local(ac->preferred_zone, zone))
2537                                 break;
2538                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2539                                 nr_fair_skipped++;
2540                                 continue;
2541                         }
2542                 }
2543                 /*
2544                  * When allocating a page cache page for writing, we
2545                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2546                  * limit, such that no single zone holds more than its
2547                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2548                  * The dirty limits take into account the zone's
2549                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2550                  * should be able to balance it without having to
2551                  * write pages from its LRU list.
2552                  *
2553                  * This may look like it could increase pressure on
2554                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2555                  * before they are full.  But the pages that do spill
2556                  * over are limited as the lower zones are protected
2557                  * by this very same mechanism.  It should not become
2558                  * a practical burden to them.
2559                  *
2560                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2561                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2562                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2563                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2564                  * zones are together not big enough to reach the
2565                  * global limit.  The proper fix for these situations
2566                  * will require awareness of zones in the
2567                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2568                  */
2569                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2570                         continue;
2571
2572                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2573                 if (!zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2574                                        ac->classzone_idx, alloc_flags)) {
2575                         int ret;
2576
2577                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2578                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2579                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2580                                 goto try_this_zone;
2581
2582                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2583                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zone, zone))
2584                                 continue;
2585
2586                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2587                         switch (ret) {
2588                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2589                                 /* did not scan */
2590                                 continue;
2591                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2592                                 /* scanned but unreclaimable */
2593                                 continue;
2594                         default:
2595                                 /* did we reclaim enough */
2596                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2597                                                 ac->classzone_idx, alloc_flags))
2598                                         goto try_this_zone;
2599
2600                                 continue;
2601                         }
2602                 }
2603
2604 try_this_zone:
2605                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zone, zone, order,
2606                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2607                 if (page) {
2608                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2609                                 goto try_this_zone;
2610
2611                         /*
2612                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2613                          * if the pageblock should be reserved for the future
2614                          */
2615                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2616                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2617
2618                         return page;
2619                 }
2620         }
2621
2622         /*
2623          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2624          * local node.  However, the local node might have free pages left
2625          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2626          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2627          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2628          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2629          */
2630         if (alloc_flags & ALLOC_FAIR) {
2631                 alloc_flags &= ~ALLOC_FAIR;
2632                 if (nr_fair_skipped) {
2633                         zonelist_rescan = true;
2634                         reset_alloc_batches(ac->preferred_zone);
2635                 }
2636                 if (nr_online_nodes > 1)
2637                         zonelist_rescan = true;
2638         }
2639
2640         if (zonelist_rescan)
2641                 goto zonelist_scan;
2642
2643         return NULL;
2644 }
2645
2646 /*
2647  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2648  * meminfo in irq context.
2649  */
2650 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2651 {
2652         bool ret = false;
2653
2654 #if NODES_SHIFT > 8
2655         ret = in_interrupt();
2656 #endif
2657         return ret;
2658 }
2659
2660 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2661                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2662                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2663
2664 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2665 {
2666         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2667
2668         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
2669             debug_guardpage_minorder() > 0)
2670                 return;
2671
2672         /*
2673          * This documents exceptions given to allocations in certain
2674          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
2675          * of allowed nodes.
2676          */
2677         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2678                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
2679                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
2680                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2681         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2682                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
2683
2684         if (fmt) {
2685                 struct va_format vaf;
2686                 va_list args;
2687
2688                 va_start(args, fmt);
2689
2690                 vaf.fmt = fmt;
2691                 vaf.va = &args;
2692
2693                 pr_warn("%pV", &vaf);
2694
2695                 va_end(args);
2696         }
2697
2698         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:0x%x\n",
2699                 current->comm, order, gfp_mask);
2700
2701         dump_stack();
2702         if (!should_suppress_show_mem())
2703                 show_mem(filter);
2704 }
2705
2706 static inline struct page *
2707 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2708         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
2709 {
2710         struct oom_control oc = {
2711                 .zonelist = ac->zonelist,
2712                 .nodemask = ac->nodemask,
2713                 .gfp_mask = gfp_mask,
2714                 .order = order,
2715         };
2716         struct page *page;
2717
2718         *did_some_progress = 0;
2719
2720         /*
2721          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
2722          * making progress for us.
2723          */
2724         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
2725                 *did_some_progress = 1;
2726                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
2727                 return NULL;
2728         }
2729
2730         /*
2731          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
2732          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
2733          * we're still under heavy pressure.
2734          */
2735         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
2736                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
2737         if (page)
2738                 goto out;
2739
2740         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2741                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
2742                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
2743                         goto out;
2744                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
2745                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
2746                         goto out;
2747                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
2748                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
2749                         goto out;
2750                 /* The OOM killer does not compensate for IO-less reclaim */
2751                 if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
2752                         /*
2753                          * XXX: Page reclaim didn't yield anything,
2754                          * and the OOM killer can't be invoked, but
2755                          * keep looping as per tradition.
2756                          */
2757                         *did_some_progress = 1;
2758                         goto out;
2759                 }
2760                 if (pm_suspended_storage())
2761                         goto out;
2762                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
2763                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
2764                         goto out;
2765         }
2766         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
2767         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
2768                 *did_some_progress = 1;
2769
2770                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
2771                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2772                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
2773                         /*
2774                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
2775                          * are depleted
2776                          */
2777                         if (!page)
2778                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2779                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2780                 }
2781         }
2782 out:
2783         mutex_unlock(&oom_lock);
2784         return page;
2785 }
2786
2787 #ifdef CONFIG_COMPACTION
2788 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
2789 static struct page *
2790 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2791                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2792                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2793                 bool *deferred_compaction)
2794 {
2795         unsigned long compact_result;
2796         struct page *page;
2797
2798         if (!order)
2799                 return NULL;
2800
2801         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2802         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
2803                                                 mode, contended_compaction);
2804         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2805
2806         switch (compact_result) {
2807         case COMPACT_DEFERRED:
2808                 *deferred_compaction = true;
2809                 /* fall-through */
2810         case COMPACT_SKIPPED:
2811                 return NULL;
2812         default:
2813                 break;
2814         }
2815
2816         /*
2817          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
2818          * count a compaction stall
2819          */
2820         count_vm_event(COMPACTSTALL);
2821
2822         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2823                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2824
2825         if (page) {
2826                 struct zone *zone = page_zone(page);
2827
2828                 zone->compact_blockskip_flush = false;
2829                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
2830                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
2831                 return page;
2832         }
2833
2834         /*
2835          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
2836          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
2837          */
2838         count_vm_event(COMPACTFAIL);
2839
2840         cond_resched();
2841
2842         return NULL;
2843 }
2844 #else
2845 static inline struct page *
2846 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2847                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2848                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
2849                 bool *deferred_compaction)
2850 {
2851         return NULL;
2852 }
2853 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
2854
2855 /* Perform direct synchronous page reclaim */
2856 static int
2857 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2858                                         const struct alloc_context *ac)
2859 {
2860         struct reclaim_state reclaim_state;
2861         int progress;
2862
2863         cond_resched();
2864
2865         /* We now go into synchronous reclaim */
2866         cpuset_memory_pressure_bump();
2867         current->flags |= PF_MEMALLOC;
2868         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
2869         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
2870         current->reclaim_state = &reclaim_state;
2871
2872         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
2873                                                                 ac->nodemask);
2874
2875         current->reclaim_state = NULL;
2876         lockdep_clear_current_reclaim_state();
2877         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
2878
2879         cond_resched();
2880
2881         return progress;
2882 }
2883
2884 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
2885 static inline struct page *
2886 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2887                 int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
2888                 unsigned long *did_some_progress)
2889 {
2890         struct page *page = NULL;
2891         bool drained = false;
2892
2893         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
2894         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
2895                 return NULL;
2896
2897 retry:
2898         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
2899                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
2900
2901         /*
2902          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
2903          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
2904          * Shrink them them and try again
2905          */
2906         if (!page && !drained) {
2907                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
2908                 drain_all_pages(NULL);
2909                 drained = true;
2910                 goto retry;
2911         }
2912
2913         return page;
2914 }
2915
2916 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
2917 {
2918         struct zoneref *z;
2919         struct zone *zone;
2920
2921         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
2922                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
2923                 wakeup_kswapd(zone, order, zone_idx(ac->preferred_zone));
2924 }
2925
2926 static inline int
2927 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
2928 {
2929         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
2930
2931         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
2932         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
2933
2934         /*
2935          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
2936          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
2937          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
2938          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
2939          */
2940         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
2941
2942         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
2943                 /*
2944                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
2945                  * if it can't schedule.
2946                  */
2947                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
2948                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2949                 /*
2950                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
2951                  * comment for __cpuset_node_allowed().
2952                  */
2953                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
2954         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
2955                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
2956
2957         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
2958                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
2959                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2960                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
2961                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2962                 else if (!in_interrupt() &&
2963                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
2964                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
2965                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
2966         }
2967 #ifdef CONFIG_CMA
2968         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
2969                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
2970 #endif
2971         return alloc_flags;
2972 }
2973
2974 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
2975 {
2976         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
2977 }
2978
2979 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
2980 {
2981         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
2982 }
2983
2984 static inline struct page *
2985 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
2986                                                 struct alloc_context *ac)
2987 {
2988         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
2989         struct page *page = NULL;
2990         int alloc_flags;
2991         unsigned long pages_reclaimed = 0;
2992         unsigned long did_some_progress;
2993         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
2994         bool deferred_compaction = false;
2995         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
2996
2997         /*
2998          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
2999          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3000          * be using allocators in order of preference for an area that is
3001          * too large.
3002          */
3003         if (order >= MAX_ORDER) {
3004                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3005                 return NULL;
3006         }
3007
3008         /*
3009          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3010          * callers that are not in atomic context.
3011          */
3012         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3013                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3014                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3015
3016         /*
3017          * If this allocation cannot block and it is for a specific node, then
3018          * fail early.  There's no need to wakeup kswapd or retry for a
3019          * speculative node-specific allocation.
3020          */
3021         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA) && (gfp_mask & __GFP_THISNODE) && !can_direct_reclaim)
3022                 goto nopage;
3023
3024 retry:
3025         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3026                 wake_all_kswapds(order, ac);
3027
3028         /*
3029          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3030          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3031          * to how we want to proceed.
3032          */
3033         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3034
3035         /*
3036          * Find the true preferred zone if the allocation is unconstrained by
3037          * cpusets.
3038          */
3039         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) && !ac->nodemask) {
3040                 struct zoneref *preferred_zoneref;
3041                 preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3042                                 ac->high_zoneidx, NULL, &ac->preferred_zone);
3043                 ac->classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3044         }
3045
3046         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3047         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3048                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3049         if (page)
3050                 goto got_pg;
3051
3052         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3053         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3054                 /*
3055                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3056                  * the allocation is high priority and these type of
3057                  * allocations are system rather than user orientated
3058                  */
3059                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3060                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3061                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3062                 if (page)
3063                         goto got_pg;
3064         }
3065
3066         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3067         if (!can_direct_reclaim) {
3068                 /*
3069                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3070                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3071                  * to fail.
3072                  */
3073                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3074                 goto nopage;
3075         }
3076
3077         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3078         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3079                 /*
3080                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3081                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3082                  * for somebody to do a work for us.
3083                  */
3084                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3085                         cond_resched();
3086                         goto retry;
3087                 }
3088                 goto nopage;
3089         }
3090
3091         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3092         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3093                 goto nopage;
3094
3095         /*
3096          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3097          * attempts after direct reclaim are synchronous
3098          */
3099         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3100                                         migration_mode,
3101                                         &contended_compaction,
3102                                         &deferred_compaction);
3103         if (page)
3104                 goto got_pg;
3105
3106         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3107         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3108                 /*
3109                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3110                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3111                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3112                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3113                  * instead of entering direct reclaim.
3114                  */
3115                 if (deferred_compaction)
3116                         goto nopage;
3117
3118                 /*
3119                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3120                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3121                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3122                  * so we fallback to base pages instead.
3123                  */
3124                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3125                         goto nopage;
3126
3127                 /*
3128                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3129                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3130                  * khugepaged trying to collapse.
3131                  */
3132                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3133                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3134                         goto nopage;
3135         }
3136
3137         /*
3138          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3139          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3140          * khugepaged trying to collapse.
3141          */
3142         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3143                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3144
3145         /* Try direct reclaim and then allocating */
3146         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3147                                                         &did_some_progress);
3148         if (page)
3149                 goto got_pg;
3150
3151         /* Do not loop if specifically requested */
3152         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3153                 goto noretry;
3154
3155         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3156         pages_reclaimed += did_some_progress;
3157         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3158             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3159                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3160                 wait_iff_congested(ac->preferred_zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3161                 goto retry;
3162         }
3163
3164         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3165         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3166         if (page)
3167                 goto got_pg;
3168
3169         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3170         if (did_some_progress)
3171                 goto retry;
3172
3173 noretry:
3174         /*
3175          * High-order allocations do not necessarily loop after
3176          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3177          * being called after reclaim so call directly if necessary
3178          */
3179         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3180                                             ac, migration_mode,
3181                                             &contended_compaction,
3182                                             &deferred_compaction);
3183         if (page)
3184                 goto got_pg;
3185 nopage:
3186         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3187 got_pg:
3188         return page;
3189 }
3190
3191 /*
3192  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3193  */
3194 struct page *
3195 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3196                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3197 {
3198         struct zoneref *preferred_zoneref;
3199         struct page *page = NULL;
3200         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3201         int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET|ALLOC_FAIR;
3202         gfp_t alloc_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3203         struct alloc_context ac = {
3204                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3205                 .nodemask = nodemask,
3206                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3207         };
3208
3209         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3210
3211         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3212
3213         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3214
3215         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3216                 return NULL;
3217
3218         /*
3219          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3220          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3221          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3222          */
3223         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3224                 return NULL;
3225
3226         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3227                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3228
3229 retry_cpuset:
3230         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3231
3232         /* We set it here, as __alloc_pages_slowpath might have changed it */
3233         ac.zonelist = zonelist;
3234
3235         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3236         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3237
3238         /* The preferred zone is used for statistics later */
3239         preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist, ac.high_zoneidx,
3240                                 ac.nodemask ? : &cpuset_current_mems_allowed,
3241                                 &ac.preferred_zone);
3242         if (!ac.preferred_zone)
3243                 goto out;
3244         ac.classzone_idx = zonelist_zone_idx(preferred_zoneref);
3245
3246         /* First allocation attempt */
3247         alloc_mask = gfp_mask|__GFP_HARDWALL;
3248         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3249         if (unlikely(!page)) {
3250                 /*
3251                  * Runtime PM, block IO and its error handling path
3252                  * can deadlock because I/O on the device might not
3253                  * complete.
3254                  */
3255                 alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3256                 ac.spread_dirty_pages = false;
3257
3258                 page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3259         }
3260
3261         if (kmemcheck_enabled && page)
3262                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3263
3264         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3265
3266 out:
3267         /*
3268          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3269          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3270          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3271          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3272          */
3273         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie)))
3274                 goto retry_cpuset;
3275
3276         return page;
3277 }
3278 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3279
3280 /*
3281  * Common helper functions.
3282  */
3283 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3284 {
3285         struct page *page;
3286
3287         /*
3288          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3289          * a highmem page
3290          */
3291         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3292
3293         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3294         if (!page)
3295                 return 0;
3296         return (unsigned long) page_address(page);
3297 }
3298 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3299
3300 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3301 {
3302         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3303 }
3304 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3305
3306 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3307 {
3308         if (put_page_testzero(page)) {
3309                 if (order == 0)
3310                         free_hot_cold_page(page, false);
3311                 else
3312                         __free_pages_ok(page, order);
3313         }
3314 }
3315
3316 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3317
3318 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3319 {
3320         if (addr != 0) {
3321                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3322                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3323         }
3324 }
3325
3326 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3327
3328 /*
3329  * Page Fragment:
3330  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3331  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3332  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3333  *
3334  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3335  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3336  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3337  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3338  */
3339 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3340                                        gfp_t gfp_mask)
3341 {
3342         struct page *page = NULL;
3343         gfp_t gfp = gfp_mask;
3344
3345 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3346         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3347                     __GFP_NOMEMALLOC;
3348         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3349                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3350         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3351 #endif
3352         if (unlikely(!page))
3353                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3354
3355         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3356
3357         return page;
3358 }
3359
3360 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3361                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3362 {
3363         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3364         struct page *page;
3365         int offset;
3366
3367         if (unlikely(!nc->va)) {
3368 refill:
3369                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3370                 if (!page)
3371                         return NULL;
3372
3373 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3374                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3375                 size = nc->size;
3376 #endif
3377                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3378                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3379                  */
3380                 atomic_add(size - 1, &page->_count);
3381
3382                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3383                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3384                 nc->pagecnt_bias = size;
3385                 nc->offset = size;
3386         }
3387
3388         offset = nc->offset - fragsz;
3389         if (unlikely(offset < 0)) {
3390                 page = virt_to_page(nc->va);
3391
3392                 if (!atomic_sub_and_test(nc->pagecnt_bias, &page->_count))
3393                         goto refill;
3394
3395 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3396                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3397                 size = nc->size;
3398 #endif
3399                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3400                 atomic_set(&page->_count, size);
3401
3402                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3403                 nc->pagecnt_bias = size;
3404                 offset = size - fragsz;
3405         }
3406
3407         nc->pagecnt_bias--;
3408         nc->offset = offset;
3409
3410         return nc->va + offset;
3411 }
3412 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3413
3414 /*
3415  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3416  */
3417 void __free_page_frag(void *addr)
3418 {
3419         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3420
3421         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3422                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3423 }
3424 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3425
3426 /*
3427  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3428  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3429  * equivalent to alloc_pages.
3430  *
3431  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3432  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3433  */
3434 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3435 {
3436         struct page *page;
3437
3438         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3439         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3440                 __free_pages(page, order);
3441                 page = NULL;
3442         }
3443         return page;
3444 }
3445
3446 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3447 {
3448         struct page *page;
3449
3450         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3451         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3452                 __free_pages(page, order);
3453                 page = NULL;
3454         }
3455         return page;
3456 }
3457
3458 /*
3459  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3460  * alloc_kmem_pages.
3461  */
3462 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3463 {
3464         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3465         __free_pages(page, order);
3466 }
3467
3468 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3469 {
3470         if (addr != 0) {
3471                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3472                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3473         }
3474 }
3475
3476 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3477                 size_t size)
3478 {
3479         if (addr) {
3480                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3481                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3482
3483                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3484                 while (used < alloc_end) {
3485                         free_page(used);
3486                         used += PAGE_SIZE;
3487                 }
3488         }
3489         return (void *)addr;
3490 }
3491
3492 /**
3493  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3494  * @size: the number of bytes to allocate
3495  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3496  *
3497  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3498  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3499  * allocate memory in power-of-two pages.
3500  *
3501  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3502  *
3503  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3504  */
3505 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3506 {
3507         unsigned int order = get_order(size);
3508         unsigned long addr;
3509
3510         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3511         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3512 }
3513 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3514
3515 /**
3516  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3517  *                         pages on a node.
3518  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3519  * @size: the number of bytes to allocate
3520  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3521  *
3522  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3523  * back.
3524  */
3525 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3526 {
3527         unsigned int order = get_order(size);
3528         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3529         if (!p)
3530                 return NULL;
3531         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3532 }
3533
3534 /**
3535  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3536  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3537  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3538  *
3539  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3540  */
3541 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3542 {
3543         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3544         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3545
3546         while (addr < end) {
3547                 free_page(addr);
3548                 addr += PAGE_SIZE;
3549         }
3550 }
3551 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3552
3553 /**
3554  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3555  * @offset: The zone index of the highest zone
3556  *
3557  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3558  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3559  * zone, the number of pages is calculated as:
3560  *     managed_pages - high_pages
3561  */
3562 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3563 {
3564         struct zoneref *z;
3565         struct zone *zone;
3566
3567         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3568         unsigned long sum = 0;
3569
3570         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3571
3572         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3573                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3574                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3575                 if (size > high)
3576                         sum += size - high;
3577         }
3578
3579         return sum;
3580 }
3581
3582 /**
3583  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3584  *
3585  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3586  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3587  */
3588 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3589 {
3590         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3591 }
3592 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3593
3594 /**
3595  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3596  *
3597  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3598  * high watermark within all zones.
3599  */
3600 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3601 {
3602         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3603 }
3604
3605 static inline void show_node(struct zone *zone)
3606 {
3607         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3608                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3609 }
3610
3611 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3612 {
3613         val->totalram = totalram_pages;
3614         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3615         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3616         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3617         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3618         val->freehigh = nr_free_highpages();
3619         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3620 }
3621
3622 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3623
3624 #ifdef CONFIG_NUMA
3625 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3626 {
3627         int zone_type;          /* needs to be signed */
3628         unsigned long managed_pages = 0;
3629         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3630
3631         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3632                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3633         val->totalram = managed_pages;
3634         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3635         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
3636 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
3637         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].managed_pages;
3638         val->freehigh = zone_page_state(&pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM],
3639                         NR_FREE_PAGES);
3640 #else
3641         val->totalhigh = 0;
3642         val->freehigh = 0;
3643 #endif
3644         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3645 }
3646 #endif
3647
3648 /*
3649  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
3650  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
3651  */
3652 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
3653 {
3654         bool ret = false;
3655         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3656
3657         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
3658                 goto out;
3659
3660         do {
3661                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3662                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
3663         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
3664 out:
3665         return ret;
3666 }
3667
3668 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
3669
3670 static void show_migration_types(unsigned char type)
3671 {
3672         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
3673                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
3674                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
3675                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
3676                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
3677 #ifdef CONFIG_CMA
3678                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
3679 #endif
3680 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
3681                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
3682 #endif
3683         };
3684         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
3685         char *p = tmp;
3686         int i;
3687
3688         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
3689                 if (type & (1 << i))
3690                         *p++ = types[i];
3691         }
3692
3693         *p = '\0';
3694         printk("(%s) ", tmp);
3695 }
3696
3697 /*
3698  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
3699  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
3700  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
3701  *
3702  * Bits in @filter:
3703  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
3704  *   cpuset.
3705  */
3706 void show_free_areas(unsigned int filter)
3707 {
3708         unsigned long free_pcp = 0;
3709         int cpu;
3710         struct zone *zone;
3711
3712         for_each_populated_zone(zone) {
3713                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3714                         continue;
3715
3716                 for_each_online_cpu(cpu)
3717                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3718         }
3719
3720         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
3721                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
3722                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
3723                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
3724                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
3725                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
3726                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
3727                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
3728                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
3729                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
3730                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
3731                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
3732                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
3733                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
3734                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
3735                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
3736                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
3737                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
3738                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
3739                 global_page_state(NR_SHMEM),
3740                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
3741                 global_page_state(NR_BOUNCE),
3742                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
3743                 free_pcp,
3744                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
3745
3746         for_each_populated_zone(zone) {
3747                 int i;
3748
3749                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3750                         continue;
3751
3752                 free_pcp = 0;
3753                 for_each_online_cpu(cpu)
3754                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
3755
3756                 show_node(zone);
3757                 printk("%s"
3758                         " free:%lukB"
3759                         " min:%lukB"
3760                         " low:%lukB"
3761                         " high:%lukB"
3762                         " active_anon:%lukB"
3763                         " inactive_anon:%lukB"
3764                         " active_file:%lukB"
3765                         " inactive_file:%lukB"
3766                         " unevictable:%lukB"
3767                         " isolated(anon):%lukB"
3768                         " isolated(file):%lukB"
3769                         " present:%lukB"
3770                         " managed:%lukB"
3771                         " mlocked:%lukB"
3772                         " dirty:%lukB"
3773                         " writeback:%lukB"
3774                         " mapped:%lukB"
3775                         " shmem:%lukB"
3776                         " slab_reclaimable:%lukB"
3777                         " slab_unreclaimable:%lukB"
3778                         " kernel_stack:%lukB"
3779                         " pagetables:%lukB"
3780                         " unstable:%lukB"
3781                         " bounce:%lukB"
3782                         " free_pcp:%lukB"
3783                         " local_pcp:%ukB"
3784                         " free_cma:%lukB"
3785                         " writeback_tmp:%lukB"
3786                         " pages_scanned:%lu"
3787                         " all_unreclaimable? %s"
3788                         "\n",
3789                         zone->name,
3790                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
3791                         K(min_wmark_pages(zone)),
3792                         K(low_wmark_pages(zone)),
3793                         K(high_wmark_pages(zone)),
3794                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
3795                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
3796                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
3797                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
3798                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
3799                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
3800                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
3801                         K(zone->present_pages),
3802                         K(zone->managed_pages),
3803                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
3804                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
3805                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
3806                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
3807                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
3808                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
3809                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
3810                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
3811                                 THREAD_SIZE / 1024,
3812                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
3813                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
3814                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
3815                         K(free_pcp),
3816                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
3817                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
3818                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
3819                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
3820                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
3821                         );
3822                 printk("lowmem_reserve[]:");
3823                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
3824                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
3825                 printk("\n");
3826         }
3827
3828         for_each_populated_zone(zone) {
3829                 unsigned int order;
3830                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
3831                 unsigned char types[MAX_ORDER];
3832
3833                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
3834                         continue;
3835                 show_node(zone);
3836                 printk("%s: ", zone->name);
3837
3838                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3839                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3840                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
3841                         int type;
3842
3843                         nr[order] = area->nr_free;
3844                         total += nr[order] << order;
3845
3846                         types[order] = 0;
3847                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
3848                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
3849                                         types[order] |= 1 << type;
3850                         }
3851                 }
3852                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3853                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
3854                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
3855                         if (nr[order])
3856                                 show_migration_types(types[order]);
3857                 }
3858                 printk("= %lukB\n", K(total));
3859         }
3860
3861         hugetlb_show_meminfo();
3862
3863         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
3864
3865         show_swap_cache_info();
3866 }
3867
3868 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
3869 {
3870         zoneref->zone = zone;
3871         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
3872 }
3873
3874 /*
3875  * Builds allocation fallback zone lists.
3876  *
3877  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
3878  */
3879 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
3880                                 int nr_zones)
3881 {
3882         struct zone *zone;
3883         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
3884
3885         do {
3886                 zone_type--;
3887                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
3888                 if (populated_zone(zone)) {
3889                         zoneref_set_zone(zone,
3890                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
3891                         check_highest_zone(zone_type);
3892                 }
3893         } while (zone_type);
3894
3895         return nr_zones;
3896 }
3897
3898
3899 /*
3900  *  zonelist_order:
3901  *  0 = automatic detection of better ordering.
3902  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
3903  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
3904  *
3905  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
3906  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
3907  */
3908 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
3909 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
3910 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
3911
3912 /* zonelist order in the kernel.
3913  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
3914  */
3915 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3916 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
3917
3918
3919 #ifdef CONFIG_NUMA
3920 /* The value user specified ....changed by config */
3921 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3922 /* string for sysctl */
3923 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
3924 char numa_zonelist_order[16] = "default";
3925
3926 /*
3927  * interface for configure zonelist ordering.
3928  * command line option "numa_zonelist_order"
3929  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
3930  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
3931  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
3932  */
3933
3934 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
3935 {
3936         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
3937                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
3938         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
3939                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
3940         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
3941                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
3942         } else {
3943                 printk(KERN_WARNING
3944                         "Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  "
3945                         "%s\n", s);
3946                 return -EINVAL;
3947         }
3948         return 0;
3949 }
3950
3951 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
3952 {
3953         int ret;
3954
3955         if (!s)
3956                 return 0;
3957
3958         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
3959         if (ret == 0)
3960                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3961
3962         return ret;
3963 }
3964 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
3965
3966 /*
3967  * sysctl handler for numa_zonelist_order
3968  */
3969 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
3970                 void __user *buffer, size_t *length,
3971                 loff_t *ppos)
3972 {
3973         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
3974         int ret;
3975         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
3976
3977         mutex_lock(&zl_order_mutex);
3978         if (write) {
3979                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
3980                         ret = -EINVAL;
3981                         goto out;
3982                 }
3983                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
3984         }
3985         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
3986         if (ret)
3987                 goto out;
3988         if (write) {
3989                 int oldval = user_zonelist_order;
3990
3991                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
3992                 if (ret) {
3993                         /*
3994                          * bogus value.  restore saved string
3995                          */
3996                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
3997                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
3998                         user_zonelist_order = oldval;
3999                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4000                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4001                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4002                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4003                 }
4004         }
4005 out:
4006         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4007         return ret;
4008 }
4009
4010
4011 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4012 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4013
4014 /**
4015  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4016  * @node: node whose fallback list we're appending
4017  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4018  *
4019  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4020  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4021  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4022  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4023  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4024  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4025  * on them otherwise.
4026  * It returns -1 if no node is found.
4027  */
4028 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4029 {
4030         int n, val;
4031         int min_val = INT_MAX;
4032         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4033         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4034
4035         /* Use the local node if we haven't already */
4036         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4037                 node_set(node, *used_node_mask);
4038                 return node;
4039         }
4040
4041         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4042
4043                 /* Don't want a node to appear more than once */
4044                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4045                         continue;
4046
4047                 /* Use the distance array to find the distance */
4048                 val = node_distance(node, n);
4049
4050                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4051                 val += (n < node);
4052
4053                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4054                 tmp = cpumask_of_node(n);
4055                 if (!cpumask_empty(tmp))
4056                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4057
4058                 /* Slight preference for less loaded node */
4059                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4060                 val += node_load[n];
4061
4062                 if (val < min_val) {
4063                         min_val = val;
4064                         best_node = n;
4065                 }
4066         }
4067
4068         if (best_node >= 0)
4069                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4070
4071         return best_node;
4072 }
4073
4074
4075 /*
4076  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4077  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4078  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4079  */
4080 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4081 {
4082         int j;
4083         struct zonelist *zonelist;
4084
4085         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4086         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4087                 ;
4088         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4089         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4090         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4091 }
4092
4093 /*
4094  * Build gfp_thisnode zonelists
4095  */
4096 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4097 {
4098         int j;
4099         struct zonelist *zonelist;
4100
4101         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4102         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4103         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4104         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4105 }
4106
4107 /*
4108  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4109  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4110  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4111  * may still exist in local DMA zone.
4112  */
4113 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4114
4115 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4116 {
4117         int pos, j, node;
4118         int zone_type;          /* needs to be signed */
4119         struct zone *z;
4120         struct zonelist *zonelist;
4121
4122         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4123         pos = 0;
4124         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4125                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4126                         node = node_order[j];
4127                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4128                         if (populated_zone(z)) {
4129                                 zoneref_set_zone(z,
4130                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4131                                 check_highest_zone(zone_type);
4132                         }
4133                 }
4134         }
4135         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4136         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4137 }
4138
4139 #if defined(CONFIG_64BIT)
4140 /*
4141  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4142  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4143  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4144  */
4145 static int default_zonelist_order(void)
4146 {
4147         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4148 }
4149 #else
4150 /*
4151  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4152  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4153  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4154  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4155  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4156  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4157  */
4158 static int default_zonelist_order(void)
4159 {
4160         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4161 }
4162 #endif /* CONFIG_64BIT */
4163
4164 static void set_zonelist_order(void)
4165 {
4166         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4167                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4168         else
4169                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4170 }
4171
4172 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4173 {
4174         int i, node, load;
4175         nodemask_t used_mask;
4176         int local_node, prev_node;
4177         struct zonelist *zonelist;
4178         unsigned int order = current_zonelist_order;
4179
4180         /* initialize zonelists */
4181         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4182                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4183                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4184                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4185         }
4186
4187         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4188         local_node = pgdat->node_id;
4189         load = nr_online_nodes;
4190         prev_node = local_node;
4191         nodes_clear(used_mask);
4192
4193         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4194         i = 0;
4195
4196         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4197                 /*
4198                  * We don't want to pressure a particular node.
4199                  * So adding penalty to the first node in same
4200                  * distance group to make it round-robin.
4201                  */
4202                 if (node_distance(local_node, node) !=
4203                     node_distance(local_node, prev_node))
4204                         node_load[node] = load;
4205
4206                 prev_node = node;
4207                 load--;
4208                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4209                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4210                 else
4211                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4212         }
4213
4214         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4215                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4216                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4217         }
4218
4219         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4220 }
4221
4222 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4223 /*
4224  * Return node id of node used for "local" allocations.
4225  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4226  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4227  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4228  */
4229 int local_memory_node(int node)
4230 {
4231         struct zone *zone;
4232
4233         (void)first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4234                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4235                                    NULL,
4236                                    &zone);
4237         return zone->node;
4238 }
4239 #endif
4240
4241 #else   /* CONFIG_NUMA */
4242
4243 static void set_zonelist_order(void)
4244 {
4245         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4246 }
4247
4248 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4249 {
4250         int node, local_node;
4251         enum zone_type j;
4252         struct zonelist *zonelist;
4253
4254         local_node = pgdat->node_id;
4255
4256         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4257         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4258
4259         /*
4260          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4261          * of all the other nodes.
4262          * We don't want to pressure a particular node, so when
4263          * building the zones for node N, we make sure that the
4264          * zones coming right after the local ones are those from
4265          * node N+1 (modulo N)
4266          */
4267         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4268                 if (!node_online(node))
4269                         continue;
4270                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4271         }
4272         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4273                 if (!node_online(node))
4274                         continue;
4275                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4276         }
4277
4278         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4279         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4280 }
4281
4282 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4283
4284 /*
4285  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4286  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4287  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4288  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4289  * with interrupts disabled.
4290  *
4291  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4292  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4293  * hotplugged processors.
4294  *
4295  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4296  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4297  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4298  */
4299 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4300 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4301 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4302
4303 /*
4304  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4305  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4306  */
4307 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4308
4309 /* return values int ....just for stop_machine() */
4310 static int __build_all_zonelists(void *data)
4311 {
4312         int nid;
4313         int cpu;
4314         pg_data_t *self = data;
4315
4316 #ifdef CONFIG_NUMA
4317         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4318 #endif
4319
4320         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4321                 build_zonelists(self);
4322         }
4323
4324         for_each_online_node(nid) {
4325                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4326
4327                 build_zonelists(pgdat);
4328         }
4329
4330         /*
4331          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4332          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4333          * each zone will be allocated later when the per cpu
4334          * allocator is available.
4335          *
4336          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4337          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4338          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4339          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4340          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4341          * (a chicken-egg dilemma).
4342          */
4343         for_each_possible_cpu(cpu) {
4344                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4345
4346 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4347                 /*
4348                  * We now know the "local memory node" for each node--
4349                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4350                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4351                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4352                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4353                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4354                  */
4355                 if (cpu_online(cpu))
4356                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4357 #endif
4358         }
4359
4360         return 0;
4361 }
4362
4363 static noinline void __init
4364 build_all_zonelists_init(void)
4365 {
4366         __build_all_zonelists(NULL);
4367         mminit_verify_zonelist();
4368         cpuset_init_current_mems_allowed();
4369 }
4370
4371 /*
4372  * Called with zonelists_mutex held always
4373  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4374  *
4375  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4376  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4377  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4378  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4379  */
4380 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4381 {
4382         set_zonelist_order();
4383
4384         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4385                 build_all_zonelists_init();
4386         } else {
4387 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4388                 if (zone)
4389                         setup_zone_pageset(zone);
4390 #endif
4391                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4392                    of zonelist */
4393                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4394                 /* cpuset refresh routine should be here */
4395         }
4396         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4397         /*
4398          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4399          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4400          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4401          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4402          * disabled and enable it later
4403          */
4404         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4405                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4406         else
4407                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4408
4409         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  "
4410                 "Total pages: %ld\n",
4411                         nr_online_nodes,
4412                         zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4413                         page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4414                         vm_total_pages);
4415 #ifdef CONFIG_NUMA
4416         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4417 #endif
4418 }
4419
4420 /*
4421  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4422  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4423  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4424  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4425  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4426  * conservative, even though it seems large.
4427  *
4428  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4429  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4430  */
4431 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4432
4433 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4434 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4435 {
4436         unsigned long size = 1;
4437
4438         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4439
4440         while (size < pages)
4441                 size <<= 1;
4442
4443         /*
4444          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4445          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4446          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4447          */
4448         size = min(size, 4096UL);
4449
4450         return max(size, 4UL);
4451 }
4452 #else
4453 /*
4454  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4455  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4456  *
4457  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4458  *
4459  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4460  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4461  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4462  *
4463  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4464  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4465  *
4466  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4467  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4468  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4469  */
4470 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4471 {
4472         return 4096UL;
4473 }
4474 #endif
4475
4476 /*
4477  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4478  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4479  * hash function before the remainder is taken.
4480  */
4481 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4482 {
4483         return ffz(~size);
4484 }
4485
4486 /*
4487  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4488  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4489  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4490  */
4491 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4492                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4493 {
4494         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4495         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4496         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4497         unsigned long pfn;
4498         unsigned long nr_initialised = 0;
4499 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4500         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4501 #endif
4502
4503         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4504                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4505
4506         /*
4507          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4508          * memory
4509          */
4510         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4511                 start_pfn += altmap->reserve;
4512
4513         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4514                 /*
4515                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4516                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4517                  */
4518                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4519                         goto not_early;
4520
4521                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4522                         continue;
4523                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4524                         continue;
4525                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4526                         break;
4527
4528 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4529                 /*
4530                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4531                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4532                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4533                  */
4534                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4535                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4536                                 continue;
4537
4538                 /*
4539                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4540                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4541                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4542                  */
4543                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4544                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4545                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4546                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4547                                                 break;
4548                                 r = tmp;
4549                         }
4550                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4551                             memblock_is_mirror(r)) {
4552                                 /* already initialized as NORMAL */
4553                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4554                                 continue;
4555                         }
4556                 }
4557 #endif
4558
4559 not_early:
4560                 /*
4561                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4562                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4563                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4564                  * the address space during boot when many long-lived
4565                  * kernel allocations are made.
4566                  *
4567                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4568                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4569                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4570                  * pfn out of zone.
4571                  */
4572                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4573                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4574
4575                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4576                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4577                 } else {
4578                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4579                 }
4580         }
4581 }
4582
4583 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4584 {
4585         unsigned int order, t;
4586         for_each_migratetype_order(order, t) {
4587                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4588                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4589         }
4590 }
4591
4592 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4593 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4594         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4595 #endif
4596
4597 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4598 {
4599 #ifdef CONFIG_MMU
4600         int batch;
4601
4602         /*
4603          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4604          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4605          *
4606          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4607          */
4608         batch = zone->managed_pages / 1024;
4609         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4610                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4611         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4612         if (batch < 1)
4613                 batch = 1;
4614
4615         /*
4616          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4617          * of 2 value was found to be more likely to have
4618          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4619          *
4620          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4621          * batches of pages, one task can end up with a lot
4622          * of pages of one half of the possible page colors
4623          * and the other with pages of the other colors.
4624          */
4625         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4626
4627         return batch;
4628
4629 #else
4630         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4631          * conditions.
4632          *
4633          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
4634          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
4635          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
4636          *
4637          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
4638          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
4639          * can be a significant delay between the individual batches being
4640          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
4641          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
4642          */
4643         return 0;
4644 #endif
4645 }
4646
4647 /*
4648  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
4649  * ->batch must never be higher then ->high.
4650  * The following function updates them in a safe manner without read side
4651  * locking.
4652  *
4653  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
4654  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
4655  *
4656  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
4657  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
4658  * exist).
4659  */
4660 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
4661                 unsigned long batch)
4662 {
4663        /* start with a fail safe value for batch */
4664         pcp->batch = 1;
4665         smp_wmb();
4666
4667        /* Update high, then batch, in order */
4668         pcp->high = high;
4669         smp_wmb();
4670
4671         pcp->batch = batch;
4672 }
4673
4674 /* a companion to pageset_set_high() */
4675 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4676 {
4677         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
4678 }
4679
4680 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
4681 {
4682         struct per_cpu_pages *pcp;
4683         int migratetype;
4684
4685         memset(p, 0, sizeof(*p));
4686
4687         pcp = &p->pcp;
4688         pcp->count = 0;
4689         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
4690                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
4691 }
4692
4693 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
4694 {
4695         pageset_init(p);
4696         pageset_set_batch(p, batch);
4697 }
4698
4699 /*
4700  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
4701  * to the value high for the pageset p.
4702  */
4703 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
4704                                 unsigned long high)
4705 {
4706         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
4707         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
4708                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
4709
4710         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
4711 }
4712
4713 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
4714                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
4715 {
4716         if (percpu_pagelist_fraction)
4717                 pageset_set_high(pcp,
4718                         (zone->managed_pages /
4719                                 percpu_pagelist_fraction));
4720         else
4721                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
4722 }
4723
4724 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
4725 {
4726         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
4727
4728         pageset_init(pcp);
4729         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
4730 }
4731
4732 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
4733 {
4734         int cpu;
4735         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
4736         for_each_possible_cpu(cpu)
4737                 zone_pageset_init(zone, cpu);
4738 }
4739
4740 /*
4741  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
4742  * Before this call only boot pagesets were available.
4743  */
4744 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
4745 {
4746         struct zone *zone;
4747
4748         for_each_populated_zone(zone)
4749                 setup_zone_pageset(zone);
4750 }
4751
4752 static noinline __init_refok
4753 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
4754 {
4755         int i;
4756         size_t alloc_size;
4757
4758         /*
4759          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
4760          * per zone.
4761          */
4762         zone->wait_table_hash_nr_entries =
4763                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
4764         zone->wait_table_bits =
4765                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
4766         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
4767                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
4768
4769         if (!slab_is_available()) {
4770                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
4771                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
4772                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
4773         } else {
4774                 /*
4775                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
4776                  * via memory hot-add.
4777                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
4778                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
4779                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
4780                  * node itself as well.
4781                  * To use this new node's memory, further consideration will be
4782                  * necessary.
4783                  */
4784                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
4785         }
4786         if (!zone->wait_table)
4787                 return -ENOMEM;
4788
4789         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
4790                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
4791
4792         return 0;
4793 }
4794
4795 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
4796 {
4797         /*
4798          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
4799          * relies on the ability of the linker to provide the
4800          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
4801          */
4802         zone->pageset = &boot_pageset;
4803
4804         if (populated_zone(zone))
4805                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
4806                         zone->name, zone->present_pages,
4807                                          zone_batchsize(zone));
4808 }
4809
4810 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
4811                                         unsigned long zone_start_pfn,
4812                                         unsigned long size)
4813 {
4814         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
4815         int ret;
4816         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
4817         if (ret)
4818                 return ret;
4819         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
4820
4821         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
4822
4823         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
4824                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
4825                         pgdat->node_id,
4826                         (unsigned long)zone_idx(zone),
4827                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
4828
4829         zone_init_free_lists(zone);
4830
4831         return 0;
4832 }
4833
4834 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4835 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
4836
4837 /*
4838  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
4839  */
4840 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
4841                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
4842 {
4843         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4844         int nid;
4845
4846         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
4847                 return state->last_nid;
4848
4849         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
4850         if (nid != -1) {
4851                 state->last_start = start_pfn;
4852                 state->last_end = end_pfn;
4853                 state->last_nid = nid;
4854         }
4855
4856         return nid;
4857 }
4858 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
4859
4860 /**
4861  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
4862  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
4863  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
4864  *
4865  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
4866  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
4867  * memblock_free_early_nid() manually.
4868  */
4869 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
4870 {
4871         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4872         int i, this_nid;
4873
4874         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
4875                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
4876                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
4877
4878                 if (start_pfn < end_pfn)
4879                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
4880                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
4881                                         this_nid);
4882         }
4883 }
4884
4885 /**
4886  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
4887  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
4888  *
4889  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
4890  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
4891  */
4892 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
4893 {
4894         unsigned long start_pfn, end_pfn;
4895         int i, this_nid;
4896
4897         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
4898                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
4899 }
4900
4901 /**
4902  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
4903  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
4904  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
4905  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
4906  *
4907  * It returns the start and end page frame of a node based on information
4908  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
4909  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
4910  * PFNs will be 0.
4911  */
4912 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
4913                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
4914 {
4915         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
4916         int i;
4917
4918         *start_pfn = -1UL;
4919         *end_pfn = 0;
4920
4921         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
4922                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
4923                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
4924         }
4925
4926         if (*start_pfn == -1UL)
4927                 *start_pfn = 0;
4928 }
4929
4930 /*
4931  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
4932  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
4933  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
4934  */
4935 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
4936 {
4937         int zone_index;
4938         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
4939                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
4940                         continue;
4941
4942                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
4943                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
4944                         break;
4945         }
4946
4947         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
4948         movable_zone = zone_index;
4949 }
4950
4951 /*
4952  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
4953  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
4954  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
4955  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
4956  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
4957  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
4958  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
4959  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
4960  */
4961 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
4962                                         unsigned long zone_type,
4963                                         unsigned long node_start_pfn,
4964                                         unsigned long node_end_pfn,
4965                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4966                                         unsigned long *zone_end_pfn)
4967 {
4968         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
4969         if (zone_movable_pfn[nid]) {
4970                 /* Size ZONE_MOVABLE */
4971                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
4972                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
4973                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
4974                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
4975
4976                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
4977                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4978                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
4979         }
4980 }
4981
4982 /*
4983  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
4984  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
4985  */
4986 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
4987                                         unsigned long zone_type,
4988                                         unsigned long node_start_pfn,
4989                                         unsigned long node_end_pfn,
4990                                         unsigned long *zone_start_pfn,
4991                                         unsigned long *zone_end_pfn,
4992                                         unsigned long *ignored)
4993 {
4994         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
4995         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
4996                 return 0;
4997
4998         /* Get the start and end of the zone */
4999         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5000         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5001         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5002                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5003                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5004
5005         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5006         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5007                 return 0;
5008
5009         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5010         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5011         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5012
5013         /* Return the spanned pages */
5014         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5015 }
5016
5017 /*
5018  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5019  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5020  */
5021 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5022                                 unsigned long range_start_pfn,
5023                                 unsigned long range_end_pfn)
5024 {
5025         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5026         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5027         int i;
5028
5029         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5030                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5031                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5032                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5033         }
5034         return nr_absent;
5035 }
5036
5037 /**
5038  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5039  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5040  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5041  *
5042  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5043  */
5044 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5045                                                         unsigned long end_pfn)
5046 {
5047         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5048 }
5049
5050 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5051 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5052                                         unsigned long zone_type,
5053                                         unsigned long node_start_pfn,
5054                                         unsigned long node_end_pfn,
5055                                         unsigned long *ignored)
5056 {
5057         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5058         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5059         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5060         unsigned long nr_absent;
5061
5062         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5063         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5064                 return 0;
5065
5066         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5067         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5068
5069         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5070                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5071                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5072         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5073
5074         /*
5075          * ZONE_MOVABLE handling.
5076          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5077          * and vice versa.
5078          */
5079         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5080                 if (mirrored_kernelcore) {
5081                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5082                         struct memblock_region *r;
5083
5084                         for_each_memblock(memory, r) {
5085                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5086                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5087                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5088                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5089
5090                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5091                                     memblock_is_mirror(r))
5092                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5093
5094                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5095                                     !memblock_is_mirror(r))
5096                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5097                         }
5098                 } else {
5099                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5100                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5101                 }
5102         }
5103
5104         return nr_absent;
5105 }
5106
5107 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5108 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5109                                         unsigned long zone_type,
5110                                         unsigned long node_start_pfn,
5111                                         unsigned long node_end_pfn,
5112                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5113                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5114                                         unsigned long *zones_size)
5115 {
5116         unsigned int zone;
5117
5118         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5119         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5120                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5121
5122         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5123
5124         return zones_size[zone_type];
5125 }
5126
5127 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5128                                                 unsigned long zone_type,
5129                                                 unsigned long node_start_pfn,
5130                                                 unsigned long node_end_pfn,
5131                                                 unsigned long *zholes_size)
5132 {
5133         if (!zholes_size)
5134                 return 0;
5135
5136         return zholes_size[zone_type];
5137 }
5138
5139 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5140
5141 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5142                                                 unsigned long node_start_pfn,
5143                                                 unsigned long node_end_pfn,
5144                                                 unsigned long *zones_size,
5145                                                 unsigned long *zholes_size)
5146 {
5147         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5148         enum zone_type i;
5149
5150         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5151                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5152                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5153                 unsigned long size, real_size;
5154
5155                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5156                                                   node_start_pfn,
5157                                                   node_end_pfn,
5158                                                   &zone_start_pfn,
5159                                                   &zone_end_pfn,
5160                                                   zones_size);
5161                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5162                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5163                                                   zholes_size);
5164                 if (size)
5165                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5166                 else
5167                         zone->zone_start_pfn = 0;
5168                 zone->spanned_pages = size;
5169                 zone->present_pages = real_size;
5170
5171                 totalpages += size;
5172                 realtotalpages += real_size;
5173         }
5174
5175         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5176         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5177         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5178                                                         realtotalpages);
5179 }
5180
5181 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5182 /*
5183  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5184  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5185  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5186  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5187  * bytes.
5188  */
5189 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5190 {
5191         unsigned long usemapsize;
5192
5193         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5194         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5195         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5196         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5197         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5198
5199         return usemapsize / 8;
5200 }
5201
5202 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5203                                 struct zone *zone,
5204                                 unsigned long zone_start_pfn,
5205                                 unsigned long zonesize)
5206 {
5207         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5208         zone->pageblock_flags = NULL;
5209         if (usemapsize)
5210                 zone->pageblock_flags =
5211                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5212                                                          pgdat->node_id);
5213 }
5214 #else
5215 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5216                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5217 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5218
5219 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5220
5221 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5222 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5223 {
5224         unsigned int order;
5225
5226         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5227         if (pageblock_order)
5228                 return;
5229
5230         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5231                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5232         else
5233                 order = MAX_ORDER - 1;
5234
5235         /*
5236          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5237          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5238          * powerpc.
5239          */
5240         pageblock_order = order;
5241 }
5242 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5243
5244 /*
5245  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5246  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5247  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5248  * the kernel config
5249  */
5250 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5251 {
5252 }
5253
5254 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5255
5256 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5257                                                    unsigned long present_pages)
5258 {
5259         unsigned long pages = spanned_pages;
5260
5261         /*
5262          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5263          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5264          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5265          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5266          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5267          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5268          */
5269         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5270             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5271                 pages = present_pages;
5272
5273         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5274 }
5275
5276 /*
5277  * Set up the zone data structures:
5278  *   - mark all pages reserved
5279  *   - mark all memory queues empty
5280  *   - clear the memory bitmaps
5281  *
5282  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5283  */
5284 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5285 {
5286         enum zone_type j;
5287         int nid = pgdat->node_id;
5288         int ret;
5289
5290         pgdat_resize_init(pgdat);
5291 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5292         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5293         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5294         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5295 #endif
5296 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5297         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5298         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5299         pgdat->split_queue_len = 0;
5300 #endif
5301         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5302         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5303         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5304
5305         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5306                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5307                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5308                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5309
5310                 size = zone->spanned_pages;
5311                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5312
5313                 /*
5314                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5315                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5316                  * and per-cpu initialisations
5317                  */
5318                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5319                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5320                         if (freesize >= memmap_pages) {
5321                                 freesize -= memmap_pages;
5322                                 if (memmap_pages)
5323                                         printk(KERN_DEBUG
5324                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5325                                                zone_names[j], memmap_pages);
5326                         } else
5327                                 printk(KERN_WARNING
5328                                         "  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5329                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5330                 }
5331
5332                 /* Account for reserved pages */
5333                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5334                         freesize -= dma_reserve;
5335                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5336                                         zone_names[0], dma_reserve);
5337                 }
5338
5339                 if (!is_highmem_idx(j))
5340                         nr_kernel_pages += freesize;
5341                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5342                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5343                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5344                 nr_all_pages += freesize;
5345
5346                 /*
5347                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5348                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5349                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5350                  */
5351                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5352 #ifdef CONFIG_NUMA
5353                 zone->node = nid;
5354                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5355                                                 / 100;
5356                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5357 #endif
5358                 zone->name = zone_names[j];
5359                 spin_lock_init(&zone->lock);
5360                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5361                 zone_seqlock_init(zone);
5362                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5363                 zone_pcp_init(zone);
5364
5365                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5366                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5367
5368                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5369                 if (!size)
5370                         continue;
5371
5372                 set_pageblock_order();
5373                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5374                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5375                 BUG_ON(ret);
5376                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5377         }
5378 }
5379
5380 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5381 {
5382         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5383         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5384
5385         /* Skip empty nodes */
5386         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5387                 return;
5388
5389 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5390         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5391         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5392         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5393         if (!pgdat->node_mem_map) {
5394                 unsigned long size, end;
5395                 struct page *map;
5396
5397                 /*
5398                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5399                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5400                  * for the buddy allocator to function correctly.
5401                  */
5402                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5403                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5404                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5405                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5406                 if (!map)
5407                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5408                                                                pgdat->node_id);
5409                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5410         }
5411 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5412         /*
5413          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5414          */
5415         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5416                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5417 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5418                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5419                         mem_map -= offset;
5420 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5421         }
5422 #endif
5423 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5424 }
5425
5426 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5427                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5428 {
5429         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5430         unsigned long start_pfn = 0;
5431         unsigned long end_pfn = 0;
5432
5433         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5434         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5435
5436         reset_deferred_meminit(pgdat);
5437         pgdat->node_id = nid;
5438         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5439 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5440         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5441         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5442                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5443                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5444 #else
5445         start_pfn = node_start_pfn;
5446 #endif
5447         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5448                                   zones_size, zholes_size);
5449
5450         alloc_node_mem_map(pgdat);
5451 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5452         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5453                 nid, (unsigned long)pgdat,
5454                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5455 #endif
5456
5457         free_area_init_core(pgdat);
5458 }
5459
5460 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5461
5462 #if MAX_NUMNODES > 1
5463 /*
5464  * Figure out the number of possible node ids.
5465  */
5466 void __init setup_nr_node_ids(void)
5467 {
5468         unsigned int highest;
5469
5470         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5471         nr_node_ids = highest + 1;
5472 }
5473 #endif
5474
5475 /**
5476  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5477  *
5478  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5479  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5480  * all the nodes.
5481  *
5482  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5483  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5484  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5485  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5486  *
5487  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5488  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5489  * populated node map.
5490  *
5491  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5492  * requirement (single node).
5493  */
5494 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5495 {
5496         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5497         unsigned long start, end, mask;
5498         int last_nid = -1;
5499         int i, nid;
5500
5501         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5502                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5503                         last_nid = nid;
5504                         last_end = end;
5505                         continue;
5506                 }
5507
5508                 /*
5509                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5510                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5511                  * too coarse to separate the current node from the last.
5512                  */
5513                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5514                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5515                         mask <<= 1;
5516
5517                 /* accumulate all internode masks */
5518                 accl_mask |= mask;
5519         }
5520
5521         /* convert mask to number of pages */
5522         return ~accl_mask + 1;
5523 }
5524
5525 /* Find the lowest pfn for a node */
5526 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5527 {
5528         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5529         unsigned long start_pfn;
5530         int i;
5531
5532         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5533                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5534
5535         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5536                 printk(KERN_WARNING
5537                         "Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5538                 return 0;
5539         }
5540
5541         return min_pfn;
5542 }
5543
5544 /**
5545  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5546  *
5547  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5548  * memblock_set_node().
5549  */
5550 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5551 {
5552         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5553 }
5554
5555 /*
5556  * early_calculate_totalpages()
5557  * Sum pages in active regions for movable zone.
5558  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5559  */
5560 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5561 {
5562         unsigned long totalpages = 0;
5563         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5564         int i, nid;
5565
5566         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5567                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5568
5569                 totalpages += pages;
5570                 if (pages)
5571                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5572         }
5573         return totalpages;
5574 }
5575
5576 /*
5577  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5578  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5579  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5580  * others
5581  */
5582 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5583 {
5584         int i, nid;
5585         unsigned long usable_startpfn;
5586         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5587         /* save the state before borrow the nodemask */
5588         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5589         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5590         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5591         struct memblock_region *r;
5592
5593         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5594         find_usable_zone_for_movable();
5595
5596         /*
5597          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5598          * options.
5599          */
5600         if (movable_node_is_enabled()) {
5601                 for_each_memblock(memory, r) {
5602                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5603                                 continue;
5604
5605                         nid = r->nid;
5606
5607                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5608                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5609                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5610                                 usable_startpfn;
5611                 }
5612
5613                 goto out2;
5614         }
5615
5616         /*
5617          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5618          */
5619         if (mirrored_kernelcore) {
5620                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5621
5622                 for_each_memblock(memory, r) {
5623                         if (memblock_is_mirror(r))
5624                                 continue;
5625
5626                         nid = r->nid;
5627
5628                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5629
5630                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5631                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
5632                                 continue;
5633                         }
5634
5635                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5636                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5637                                 usable_startpfn;
5638                 }
5639
5640                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
5641                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
5642
5643                 goto out2;
5644         }
5645
5646         /*
5647          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
5648          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
5649          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
5650          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
5651          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
5652          * what movablecore would have allowed.
5653          */
5654         if (required_movablecore) {
5655                 unsigned long corepages;
5656
5657                 /*
5658                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
5659                  * was requested by the user
5660                  */
5661                 required_movablecore =
5662                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5663                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
5664                 corepages = totalpages - required_movablecore;
5665
5666                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
5667         }
5668
5669         /*
5670          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
5671          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
5672          */
5673         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
5674                 goto out;
5675
5676         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
5677         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
5678
5679 restart:
5680         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
5681         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5682         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
5683                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5684
5685                 /*
5686                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
5687                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
5688                  * amount of memory for the kernel
5689                  */
5690                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
5691                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
5692
5693                 /*
5694                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
5695                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
5696                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
5697                  */
5698                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
5699
5700                 /* Go through each range of PFNs within this node */
5701                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5702                         unsigned long size_pages;
5703
5704                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
5705                         if (start_pfn >= end_pfn)
5706                                 continue;
5707
5708                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
5709                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
5710                                 unsigned long kernel_pages;
5711                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
5712                                                                 - start_pfn;
5713
5714                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
5715                                                         kernelcore_remaining);
5716                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
5717                                                         required_kernelcore);
5718
5719                                 /* Continue if range is now fully accounted */
5720                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
5721
5722                                         /*
5723                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
5724                                          * that if we have to rebalance
5725                                          * kernelcore across nodes, we will
5726                                          * not double account here
5727                                          */
5728                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
5729                                         continue;
5730                                 }
5731                                 start_pfn = usable_startpfn;
5732                         }
5733
5734                         /*
5735                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
5736                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
5737                          * number of pages used as kernelcore
5738                          */
5739                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
5740                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
5741                                 size_pages = kernelcore_remaining;
5742                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
5743
5744                         /*
5745                          * Some kernelcore has been met, update counts and
5746                          * break if the kernelcore for this node has been
5747                          * satisfied
5748                          */
5749                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
5750                                                                 size_pages);
5751                         kernelcore_remaining -= size_pages;
5752                         if (!kernelcore_remaining)
5753                                 break;
5754                 }
5755         }
5756
5757         /*
5758          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
5759          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
5760          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
5761          * satisfied
5762          */
5763         usable_nodes--;
5764         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
5765                 goto restart;
5766
5767 out2:
5768         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
5769         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
5770                 zone_movable_pfn[nid] =
5771                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
5772
5773 out:
5774         /* restore the node_state */
5775         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
5776 }
5777
5778 /* Any regular or high memory on that node ? */
5779 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
5780 {
5781         enum zone_type zone_type;
5782
5783         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
5784                 return;
5785
5786         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
5787                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
5788                 if (populated_zone(zone)) {
5789                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
5790                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
5791                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
5792                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
5793                         break;
5794                 }
5795         }
5796 }
5797
5798 /**
5799  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
5800  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
5801  *
5802  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
5803  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
5804  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
5805  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
5806  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
5807  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
5808  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
5809  * at arch_max_dma_pfn.
5810  */
5811 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
5812 {
5813         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5814         int i, nid;
5815
5816         /* Record where the zone boundaries are */
5817         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
5818                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
5819         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
5820                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
5821         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
5822         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
5823         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5824                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5825                         continue;
5826                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
5827                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
5828                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
5829                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
5830         }
5831         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5832         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
5833
5834         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5835         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
5836         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
5837
5838         /* Print out the zone ranges */
5839         pr_info("Zone ranges:\n");
5840         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5841                 if (i == ZONE_MOVABLE)
5842                         continue;
5843                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
5844                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
5845                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
5846                         pr_cont("empty\n");
5847                 else
5848                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
5849                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
5850                                         << PAGE_SHIFT,
5851                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
5852                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
5853         }
5854
5855         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
5856         pr_info("Movable zone start for each node\n");
5857         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
5858                 if (zone_movable_pfn[i])
5859                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
5860                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
5861         }
5862
5863         /* Print out the early node map */
5864         pr_info("Early memory node ranges\n");
5865         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
5866                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5867                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5868                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
5869
5870         /* Initialise every node */
5871         mminit_verify_pageflags_layout();
5872         setup_nr_node_ids();
5873         for_each_online_node(nid) {
5874                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5875                 free_area_init_node(nid, NULL,
5876                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
5877
5878                 /* Any memory on that node */
5879                 if (pgdat->node_present_pages)
5880                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5881                 check_for_memory(pgdat, nid);
5882         }
5883 }
5884
5885 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
5886 {
5887         unsigned long long coremem;
5888         if (!p)
5889                 return -EINVAL;
5890
5891         coremem = memparse(p, &p);
5892         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
5893
5894         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
5895         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
5896
5897         return 0;
5898 }
5899
5900 /*
5901  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5902  * cannot be reclaimed or migrated.
5903  */
5904 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
5905 {
5906         /* parse kernelcore=mirror */
5907         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
5908                 mirrored_kernelcore = true;
5909                 return 0;
5910         }
5911
5912         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
5913 }
5914
5915 /*
5916  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
5917  * can be reclaimed or migrated.
5918  */
5919 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
5920 {
5921         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
5922 }
5923
5924 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
5925 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
5926
5927 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5928
5929 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
5930 {
5931         spin_lock(&managed_page_count_lock);
5932         page_zone(page)->managed_pages += count;
5933         totalram_pages += count;
5934 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
5935         if (PageHighMem(page))
5936                 totalhigh_pages += count;
5937 #endif
5938         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
5939 }
5940 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
5941
5942 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
5943 {
5944         void *pos;
5945         unsigned long pages = 0;
5946
5947         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
5948         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
5949         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
5950                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
5951                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
5952                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
5953         }
5954
5955         if (pages && s)
5956                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
5957                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
5958
5959         return pages;
5960 }
5961 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
5962
5963 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
5964 void free_highmem_page(struct page *page)
5965 {
5966         __free_reserved_page(page);
5967         totalram_pages++;
5968         page_zone(page)->managed_pages++;
5969         totalhigh_pages++;
5970 }
5971 #endif
5972
5973
5974 void __init mem_init_print_info(const char *str)
5975 {
5976         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
5977         unsigned long init_code_size, init_data_size;
5978
5979         physpages = get_num_physpages();
5980         codesize = _etext - _stext;
5981         datasize = _edata - _sdata;
5982         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
5983         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
5984         init_data_size = __init_end - __init_begin;
5985         init_code_size = _einittext - _sinittext;
5986
5987         /*
5988          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
5989          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
5990          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
5991          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
5992          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
5993          */
5994 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
5995         do { \
5996                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
5997                         size -= adj; \
5998         } while (0)
5999
6000         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6001                      _sinittext, init_code_size);
6002         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6003         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6004         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6005         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6006
6007 #undef  adj_init_size
6008
6009         pr_info("Memory: %luK/%luK available "
6010                "(%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, "
6011                "%luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6012 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6013                ", %luK highmem"
6014 #endif
6015                "%s%s)\n",
6016                nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT-10), physpages << (PAGE_SHIFT-10),
6017                codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6018                (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6019                (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT-10),
6020                totalcma_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6021 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6022                totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT-10),
6023 #endif
6024                str ? ", " : "", str ? str : "");
6025 }
6026
6027 /**
6028  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6029  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6030  *
6031  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6032  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6033  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6034  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6035  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6036  * smaller per-cpu batchsize.
6037  */
6038 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6039 {
6040         dma_reserve = new_dma_reserve;
6041 }
6042
6043 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6044 {
6045         free_area_init_node(0, zones_size,
6046                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6047 }
6048
6049 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6050                                  unsigned long action, void *hcpu)
6051 {
6052         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6053
6054         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6055                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6056                 drain_pages(cpu);
6057
6058                 /*
6059                  * Spill the event counters of the dead processor
6060                  * into the current processors event counters.
6061                  * This artificially elevates the count of the current
6062                  * processor.
6063                  */
6064                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6065
6066                 /*
6067                  * Zero the differential counters of the dead processor
6068                  * so that the vm statistics are consistent.
6069                  *
6070                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6071                  * race with what we are doing.
6072                  */
6073                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6074         }
6075         return NOTIFY_OK;
6076 }
6077
6078 void __init page_alloc_init(void)
6079 {
6080         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6081 }
6082
6083 /*
6084  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6085  *      or min_free_kbytes changes.
6086  */
6087 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6088 {
6089         struct pglist_data *pgdat;
6090         unsigned long reserve_pages = 0;
6091         enum zone_type i, j;
6092
6093         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6094                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6095                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6096                         long max = 0;
6097
6098                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6099                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6100                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6101                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6102                         }
6103
6104                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6105                         max += high_wmark_pages(zone);
6106
6107                         if (max > zone->managed_pages)
6108                                 max = zone->managed_pages;
6109
6110                         zone->totalreserve_pages = max;
6111
6112                         reserve_pages += max;
6113                 }
6114         }
6115         totalreserve_pages = reserve_pages;
6116 }
6117
6118 /*
6119  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6120  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6121  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6122  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6123  */
6124 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6125 {
6126         struct pglist_data *pgdat;
6127         enum zone_type j, idx;
6128
6129         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6130                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6131                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6132                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6133
6134                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6135
6136                         idx = j;
6137                         while (idx) {
6138                                 struct zone *lower_zone;
6139
6140                                 idx--;
6141
6142                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6143                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6144
6145                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6146                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6147                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6148                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6149                         }
6150                 }
6151         }
6152
6153         /* update totalreserve_pages */
6154         calculate_totalreserve_pages();
6155 }
6156
6157 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6158 {
6159         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6160         unsigned long lowmem_pages = 0;
6161         struct zone *zone;
6162         unsigned long flags;
6163
6164         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6165         for_each_zone(zone) {
6166                 if (!is_highmem(zone))
6167                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6168         }
6169
6170         for_each_zone(zone) {
6171                 u64 tmp;
6172
6173                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6174                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6175                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6176                 if (is_highmem(zone)) {
6177                         /*
6178                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6179                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6180                          * value here.
6181                          *
6182                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6183                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6184                          * not be capped for highmem.
6185                          */
6186                         unsigned long min_pages;
6187
6188                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6189                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6190                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6191                 } else {
6192                         /*
6193                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6194                          * proportionate to the zone's size.
6195                          */
6196                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6197                 }
6198
6199                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 2);
6200                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + (tmp >> 1);
6201
6202                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6203                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6204                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6205
6206                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6207         }
6208
6209         /* update totalreserve_pages */
6210         calculate_totalreserve_pages();
6211 }
6212
6213 /**
6214  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6215  * or when memory is hot-{added|removed}
6216  *
6217  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6218  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6219  */
6220 void setup_per_zone_wmarks(void)
6221 {
6222         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6223         __setup_per_zone_wmarks();
6224         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6225 }
6226
6227 /*
6228  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6229  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6230  * to be referenced again before it is swapped out.
6231  *
6232  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6233  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6234  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6235  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6236  *
6237  * total     target    max
6238  * memory    ratio     inactive anon
6239  * -------------------------------------
6240  *   10MB       1         5MB
6241  *  100MB       1        50MB
6242  *    1GB       3       250MB
6243  *   10GB      10       0.9GB
6244  *  100GB      31         3GB
6245  *    1TB     101        10GB
6246  *   10TB     320        32GB
6247  */
6248 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6249 {
6250         unsigned int gb, ratio;
6251
6252         /* Zone size in gigabytes */
6253         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6254         if (gb)
6255                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6256         else
6257                 ratio = 1;
6258
6259         zone->inactive_ratio = ratio;
6260 }
6261
6262 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6263 {
6264         struct zone *zone;
6265
6266         for_each_zone(zone)
6267                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6268 }
6269
6270 /*
6271  * Initialise min_free_kbytes.
6272  *
6273  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6274  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6275  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6276  *
6277  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6278  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6279  *
6280  * which yields
6281  *
6282  * 16MB:        512k
6283  * 32MB:        724k
6284  * 64MB:        1024k
6285  * 128MB:       1448k
6286  * 256MB:       2048k
6287  * 512MB:       2896k
6288  * 1024MB:      4096k
6289  * 2048MB:      5792k
6290  * 4096MB:      8192k
6291  * 8192MB:      11584k
6292  * 16384MB:     16384k
6293  */
6294 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6295 {
6296         unsigned long lowmem_kbytes;
6297         int new_min_free_kbytes;
6298
6299         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6300         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6301
6302         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6303                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6304                 if (min_free_kbytes < 128)
6305                         min_free_kbytes = 128;
6306                 if (min_free_kbytes > 65536)
6307                         min_free_kbytes = 65536;
6308         } else {
6309                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6310                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6311         }
6312         setup_per_zone_wmarks();
6313         refresh_zone_stat_thresholds();
6314         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6315         setup_per_zone_inactive_ratio();
6316         return 0;
6317 }
6318 module_init(init_per_zone_wmark_min)
6319
6320 /*
6321  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6322  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6323  *      changes.
6324  */
6325 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6326         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6327 {
6328         int rc;
6329
6330         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6331         if (rc)
6332                 return rc;
6333
6334         if (write) {
6335                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6336                 setup_per_zone_wmarks();
6337         }
6338         return 0;
6339 }
6340
6341 #ifdef CONFIG_NUMA
6342 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6343         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6344 {
6345         struct zone *zone;
6346         int rc;
6347
6348         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6349         if (rc)
6350                 return rc;
6351
6352         for_each_zone(zone)
6353                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6354                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6355         return 0;
6356 }
6357
6358 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6359         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6360 {
6361         struct zone *zone;
6362         int rc;
6363
6364         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6365         if (rc)
6366                 return rc;
6367
6368         for_each_zone(zone)
6369                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6370                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6371         return 0;
6372 }
6373 #endif
6374
6375 /*
6376  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6377  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6378  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6379  *
6380  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6381  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6382  * if in function of the boot time zone sizes.
6383  */
6384 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6385         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6386 {
6387         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6388         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6389         return 0;
6390 }
6391
6392 /*
6393  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6394  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6395  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6396  */
6397 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6398         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6399 {
6400         struct zone *zone;
6401         int old_percpu_pagelist_fraction;
6402         int ret;
6403
6404         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6405         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6406
6407         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6408         if (!write || ret < 0)
6409                 goto out;
6410
6411         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6412         if (percpu_pagelist_fraction &&
6413             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6414                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6415                 ret = -EINVAL;
6416                 goto out;
6417         }
6418
6419         /* No change? */
6420         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6421                 goto out;
6422
6423         for_each_populated_zone(zone) {
6424                 unsigned int cpu;
6425
6426                 for_each_possible_cpu(cpu)
6427                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6428                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6429         }
6430 out:
6431         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6432         return ret;
6433 }
6434
6435 #ifdef CONFIG_NUMA
6436 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6437
6438 static int __init set_hashdist(char *str)
6439 {
6440         if (!str)
6441                 return 0;
6442         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6443         return 1;
6444 }
6445 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6446 #endif
6447
6448 /*
6449  * allocate a large system hash table from bootmem
6450  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6451  *   quantity of entries
6452  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6453  */
6454 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6455                                      unsigned long bucketsize,
6456                                      unsigned long numentries,
6457                                      int scale,
6458                                      int flags,
6459                                      unsigned int *_hash_shift,
6460                                      unsigned int *_hash_mask,
6461                                      unsigned long low_limit,
6462                                      unsigned long high_limit)
6463 {
6464         unsigned long long max = high_limit;
6465         unsigned long log2qty, size;
6466         void *table = NULL;
6467
6468         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6469         if (!numentries) {
6470                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6471                 numentries = nr_kernel_pages;
6472
6473                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6474                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6475                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6476
6477                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6478                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6479                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6480                 else
6481                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6482
6483                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6484                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6485                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6486                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6487                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6488                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6489                                 BUG_ON(!numentries);
6490                         }
6491                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6492                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6493         }
6494         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6495
6496         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6497         if (max == 0) {
6498                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6499                 do_div(max, bucketsize);
6500         }
6501         max = min(max, 0x80000000ULL);
6502
6503         if (numentries < low_limit)
6504                 numentries = low_limit;
6505         if (numentries > max)
6506                 numentries = max;
6507
6508         log2qty = ilog2(numentries);
6509
6510         do {
6511                 size = bucketsize << log2qty;
6512                 if (flags & HASH_EARLY)
6513                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6514                 else if (hashdist)
6515                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6516                 else {
6517                         /*
6518                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6519                          * some pages at the end of hash table which
6520                          * alloc_pages_exact() automatically does
6521                          */
6522                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6523                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6524                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6525                         }
6526                 }
6527         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6528
6529         if (!table)
6530                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6531
6532         printk(KERN_INFO "%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6533                tablename,
6534                (1UL << log2qty),
6535                ilog2(size) - PAGE_SHIFT,
6536                size);
6537
6538         if (_hash_shift)
6539                 *_hash_shift = log2qty;
6540         if (_hash_mask)
6541                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6542
6543         return table;
6544 }
6545
6546 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
6547 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct zone *zone,
6548                                                         unsigned long pfn)
6549 {
6550 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6551         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
6552 #else
6553         return zone->pageblock_flags;
6554 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6555 }
6556
6557 static inline int pfn_to_bitidx(struct zone *zone, unsigned long pfn)
6558 {
6559 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
6560         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
6561         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6562 #else
6563         pfn = pfn - round_down(zone->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
6564         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
6565 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
6566 }
6567
6568 /**
6569  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
6570  * @page: The page within the block of interest
6571  * @pfn: The target page frame number
6572  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
6573  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6574  *
6575  * Return: pageblock_bits flags
6576  */
6577 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
6578                                         unsigned long end_bitidx,
6579                                         unsigned long mask)
6580 {
6581         struct zone *zone;
6582         unsigned long *bitmap;
6583         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6584         unsigned long word;
6585
6586         zone = page_zone(page);
6587         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6588         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6589         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6590         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6591
6592         word = bitmap[word_bitidx];
6593         bitidx += end_bitidx;
6594         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
6595 }
6596
6597 /**
6598  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
6599  * @page: The page within the block of interest
6600  * @flags: The flags to set
6601  * @pfn: The target page frame number
6602  * @end_bitidx: The last bit of interest
6603  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
6604  */
6605 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
6606                                         unsigned long pfn,
6607                                         unsigned long end_bitidx,
6608                                         unsigned long mask)
6609 {
6610         struct zone *zone;
6611         unsigned long *bitmap;
6612         unsigned long bitidx, word_bitidx;
6613         unsigned long old_word, word;
6614
6615         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
6616
6617         zone = page_zone(page);
6618         bitmap = get_pageblock_bitmap(zone, pfn);
6619         bitidx = pfn_to_bitidx(zone, pfn);
6620         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
6621         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
6622
6623         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(zone, pfn), page);
6624
6625         bitidx += end_bitidx;
6626         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6627         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
6628
6629         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
6630         for (;;) {
6631                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
6632                 if (word == old_word)
6633                         break;
6634                 word = old_word;
6635         }
6636 }
6637
6638 /*
6639  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6640  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6641  *
6642  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6643  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6644  * expect this function should be exact.
6645  */
6646 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6647                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6648 {
6649         unsigned long pfn, iter, found;
6650         int mt;
6651
6652         /*
6653          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6654          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6655          */
6656         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6657                 return false;
6658         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6659         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6660                 return false;
6661
6662         pfn = page_to_pfn(page);
6663         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6664                 unsigned long check = pfn + iter;
6665
6666                 if (!pfn_valid_within(check))
6667                         continue;
6668
6669                 page = pfn_to_page(check);
6670
6671                 /*
6672                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6673                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6674                  * handle each tail page individually in migration.
6675                  */
6676                 if (PageHuge(page)) {
6677                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6678                         continue;
6679                 }
6680
6681                 /*
6682                  * We can't use page_count without pin a page
6683                  * because another CPU can free compound page.
6684                  * This check already skips compound tails of THP
6685                  * because their page->_count is zero at all time.
6686                  */
6687                 if (!atomic_read(&page->_count)) {
6688                         if (PageBuddy(page))
6689                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6690                         continue;
6691                 }
6692
6693                 /*
6694                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6695                  * page_count() is not 0.
6696                  */
6697                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6698                         continue;
6699
6700                 if (!PageLRU(page))
6701                         found++;
6702                 /*
6703                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
6704                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
6705                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
6706                  */
6707                 /*
6708                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
6709                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
6710                  *
6711                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
6712                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
6713                  * page at boot.
6714                  */
6715                 if (found > count)
6716                         return true;
6717         }
6718         return false;
6719 }
6720
6721 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
6722 {
6723         struct zone *zone;
6724         unsigned long pfn;
6725
6726         /*
6727          * We have to be careful here because we are iterating over memory
6728          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
6729          * the zone but still within the section.
6730          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
6731          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
6732          */
6733         if (!node_online(page_to_nid(page)))
6734                 return false;
6735
6736         zone = page_zone(page);
6737         pfn = page_to_pfn(page);
6738         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
6739                 return false;
6740
6741         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
6742 }
6743
6744 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
6745
6746 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
6747 {
6748         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6749                              pageblock_nr_pages) - 1);
6750 }
6751
6752 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
6753 {
6754         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
6755                                 pageblock_nr_pages));
6756 }
6757
6758 /* [start, end) must belong to a single zone. */
6759 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
6760                                         unsigned long start, unsigned long end)
6761 {
6762         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
6763         unsigned long nr_reclaimed;
6764         unsigned long pfn = start;
6765         unsigned int tries = 0;
6766         int ret = 0;
6767
6768         migrate_prep();
6769
6770         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
6771                 if (fatal_signal_pending(current)) {
6772                         ret = -EINTR;
6773                         break;
6774                 }
6775
6776                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
6777                         cc->nr_migratepages = 0;
6778                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
6779                         if (!pfn) {
6780                                 ret = -EINTR;
6781                                 break;
6782                         }
6783                         tries = 0;
6784                 } else if (++tries == 5) {
6785                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
6786                         break;
6787                 }
6788
6789                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
6790                                                         &cc->migratepages);
6791                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
6792
6793                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
6794                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
6795         }
6796         if (ret < 0) {
6797                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
6798                 return ret;
6799         }
6800         return 0;
6801 }
6802
6803 /**
6804  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
6805  * @start:      start PFN to allocate
6806  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
6807  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
6808  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
6809  *                      in range must have the same migratetype and it must
6810  *                      be either of the two.
6811  *
6812  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
6813  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
6814  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
6815  * pages fall in.
6816  *
6817  * The PFN range must belong to a single zone.
6818  *
6819  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
6820  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
6821  * need to be freed with free_contig_range().
6822  */
6823 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
6824                        unsigned migratetype)
6825 {
6826         unsigned long outer_start, outer_end;
6827         unsigned int order;
6828         int ret = 0;
6829
6830         struct compact_control cc = {
6831                 .nr_migratepages = 0,
6832                 .order = -1,
6833                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
6834                 .mode = MIGRATE_SYNC,
6835                 .ignore_skip_hint = true,
6836         };
6837         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
6838
6839         /*
6840          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
6841          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
6842          * have different sizes, and due to the way page allocator
6843          * work, we align the range to biggest of the two pages so
6844          * that page allocator won't try to merge buddies from
6845          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
6846          * other migration type.
6847          *
6848          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
6849          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
6850          * we are interested in).  This will put all the pages in
6851          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
6852          *
6853          * When this is done, we take the pages in range from page
6854          * allocator removing them from the buddy system.  This way
6855          * page allocator will never consider using them.
6856          *
6857          * This lets us mark the pageblocks back as
6858          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
6859          * aligned range but not in the unaligned, original range are
6860          * put back to page allocator so that buddy can use them.
6861          */
6862
6863         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6864                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
6865                                        false);
6866         if (ret)
6867                 return ret;
6868
6869         /*
6870          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
6871          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
6872          */
6873         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
6874         if (ret && ret != -EBUSY)
6875                 goto done;
6876
6877         /*
6878          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
6879          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
6880          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
6881          * What we are going to do is to allocate all pages from
6882          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
6883          *
6884          * The only problem is that pages at the beginning and at the
6885          * end of interesting range may be not aligned with pages that
6886          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
6887          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
6888          * once this is done free the pages we are not interested in.
6889          *
6890          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
6891          * isolated thus they won't get removed from buddy.
6892          */
6893
6894         lru_add_drain_all();
6895         drain_all_pages(cc.zone);
6896
6897         order = 0;
6898         outer_start = start;
6899         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
6900                 if (++order >= MAX_ORDER) {
6901                         outer_start = start;
6902                         break;
6903                 }
6904                 outer_start &= ~0UL << order;
6905         }
6906
6907         if (outer_start != start) {
6908                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
6909
6910                 /*
6911                  * outer_start page could be small order buddy page and
6912                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
6913                  * in this case to report failed page properly
6914                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
6915                  */
6916                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
6917                         outer_start = start;
6918         }
6919
6920         /* Make sure the range is really isolated. */
6921         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
6922                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
6923                         __func__, outer_start, end);
6924                 ret = -EBUSY;
6925                 goto done;
6926         }
6927
6928         /* Grab isolated pages from freelists. */
6929         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
6930         if (!outer_end) {
6931                 ret = -EBUSY;
6932                 goto done;
6933         }
6934
6935         /* Free head and tail (if any) */
6936         if (start != outer_start)
6937                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
6938         if (end != outer_end)
6939                 free_contig_range(end, outer_end - end);
6940
6941 done:
6942         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
6943                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
6944         return ret;
6945 }
6946
6947 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
6948 {
6949         unsigned int count = 0;
6950
6951         for (; nr_pages--; pfn++) {
6952                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
6953
6954                 count += page_count(page) != 1;
6955                 __free_page(page);
6956         }
6957         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
6958 }
6959 #endif
6960
6961 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
6962 /*
6963  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
6964  * page high values need to be recalulated.
6965  */
6966 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
6967 {
6968         unsigned cpu;
6969         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6970         for_each_possible_cpu(cpu)
6971                 pageset_set_high_and_batch(zone,
6972                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6973         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6974 }
6975 #endif
6976
6977 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
6978 {
6979         unsigned long flags;
6980         int cpu;
6981         struct per_cpu_pageset *pset;
6982
6983         /* avoid races with drain_pages()  */
6984         local_irq_save(flags);
6985         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
6986                 for_each_online_cpu(cpu) {
6987                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
6988                         drain_zonestat(zone, pset);
6989                 }
6990                 free_percpu(zone->pageset);
6991                 zone->pageset = &boot_pageset;
6992         }
6993         local_irq_restore(flags);
6994 }
6995
6996 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
6997 /*
6998  * All pages in the range must be isolated before calling this.
6999  */
7000 void
7001 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7002 {
7003         struct page *page;
7004         struct zone *zone;
7005         unsigned int order, i;
7006         unsigned long pfn;
7007         unsigned long flags;
7008         /* find the first valid pfn */
7009         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7010                 if (pfn_valid(pfn))
7011                         break;
7012         if (pfn == end_pfn)
7013                 return;
7014         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7015         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7016         pfn = start_pfn;
7017         while (pfn < end_pfn) {
7018                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7019                         pfn++;
7020                         continue;
7021                 }
7022                 page = pfn_to_page(pfn);
7023                 /*
7024                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7025                  * page_count() is not 0.
7026                  */
7027                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7028                         pfn++;
7029                         SetPageReserved(page);
7030                         continue;
7031                 }
7032
7033                 BUG_ON(page_count(page));
7034                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7035                 order = page_order(page);
7036 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7037                 printk(KERN_INFO "remove from free list %lx %d %lx\n",
7038                        pfn, 1 << order, end_pfn);
7039 #endif
7040                 list_del(&page->lru);
7041                 rmv_page_order(page);
7042                 zone->free_area[order].nr_free--;
7043                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7044                         SetPageReserved((page+i));
7045                 pfn += (1 << order);
7046         }
7047         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7048 }
7049 #endif
7050
7051 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
7052 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7053 {
7054         struct zone *zone = page_zone(page);
7055         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7056         unsigned long flags;
7057         unsigned int order;
7058
7059         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7060         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7061                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7062
7063                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7064                         break;
7065         }
7066         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7067
7068         return order < MAX_ORDER;
7069 }
7070 #endif