]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
mm: adaptive hash table scaling
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <trace/events/oom.h>
59 #include <linux/prefetch.h>
60 #include <linux/mm_inline.h>
61 #include <linux/migrate.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/sched/mm.h>
65 #include <linux/page_owner.h>
66 #include <linux/kthread.h>
67 #include <linux/memcontrol.h>
68 #include <linux/ftrace.h>
69
70 #include <asm/sections.h>
71 #include <asm/tlbflush.h>
72 #include <asm/div64.h>
73 #include "internal.h"
74
75 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
76 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
77 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
78
79 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
80 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
81 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
82 #endif
83
84 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
85 /*
86  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
87  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
88  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
89  * defined in <linux/topology.h>.
90  */
91 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
92 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
93 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
94 #endif
95
96 /* work_structs for global per-cpu drains */
97 DEFINE_MUTEX(pcpu_drain_mutex);
98 DEFINE_PER_CPU(struct work_struct, pcpu_drain);
99
100 #ifdef CONFIG_GCC_PLUGIN_LATENT_ENTROPY
101 volatile unsigned long latent_entropy __latent_entropy;
102 EXPORT_SYMBOL(latent_entropy);
103 #endif
104
105 /*
106  * Array of node states.
107  */
108 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
109         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
110         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
111 #ifndef CONFIG_NUMA
112         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
113 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
114         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
115 #endif
116 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
117         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
118 #endif
119         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
120 #endif  /* NUMA */
121 };
122 EXPORT_SYMBOL(node_states);
123
124 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
125 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
126
127 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
128 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
129 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
130
131 int percpu_pagelist_fraction;
132 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
133
134 /*
135  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
136  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
137  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
138  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
139  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
140  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
141  */
142 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
143 {
144         return page->index;
145 }
146
147 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
148 {
149         page->index = migratetype;
150 }
151
152 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
153 /*
154  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
155  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
156  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
157  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
158  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
159  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
160  */
161
162 static gfp_t saved_gfp_mask;
163
164 void pm_restore_gfp_mask(void)
165 {
166         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
167         if (saved_gfp_mask) {
168                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
169                 saved_gfp_mask = 0;
170         }
171 }
172
173 void pm_restrict_gfp_mask(void)
174 {
175         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
176         WARN_ON(saved_gfp_mask);
177         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
178         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
179 }
180
181 bool pm_suspended_storage(void)
182 {
183         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
184                 return false;
185         return true;
186 }
187 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
188
189 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
190 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
191 #endif
192
193 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
194
195 /*
196  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
197  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
198  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
199  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
200  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
201  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
202  *
203  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
204  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
205  */
206 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
207 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
208          256,
209 #endif
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
211          256,
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
214          32,
215 #endif
216          32,
217 };
218
219 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
220
221 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
222 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
223          "DMA",
224 #endif
225 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
226          "DMA32",
227 #endif
228          "Normal",
229 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
230          "HighMem",
231 #endif
232          "Movable",
233 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
234          "Device",
235 #endif
236 };
237
238 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
239         "Unmovable",
240         "Movable",
241         "Reclaimable",
242         "HighAtomic",
243 #ifdef CONFIG_CMA
244         "CMA",
245 #endif
246 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
247         "Isolate",
248 #endif
249 };
250
251 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
252         NULL,
253         free_compound_page,
254 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
255         free_huge_page,
256 #endif
257 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
258         free_transhuge_page,
259 #endif
260 };
261
262 int min_free_kbytes = 1024;
263 int user_min_free_kbytes = -1;
264 int watermark_scale_factor = 10;
265
266 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
267 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
268 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
269
270 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
271 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
272 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
273 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
274 static unsigned long __initdata required_movablecore;
275 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
276 static bool mirrored_kernelcore;
277
278 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
279 int movable_zone;
280 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
281 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
282
283 #if MAX_NUMNODES > 1
284 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
285 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
286 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
287 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
288 #endif
289
290 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
291
292 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
293 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
294 {
295         unsigned long max_initialise;
296         unsigned long reserved_lowmem;
297
298         /*
299          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
300          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
301          */
302         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
303                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
304
305         /*
306          * Compensate the all the memblock reservations (e.g. crash kernel)
307          * from the initial estimation to make sure we will initialize enough
308          * memory to boot.
309          */
310         reserved_lowmem = memblock_reserved_memory_within(pgdat->node_start_pfn,
311                         pgdat->node_start_pfn + max_initialise);
312         max_initialise += reserved_lowmem;
313
314         pgdat->static_init_size = min(max_initialise, pgdat->node_spanned_pages);
315         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
316 }
317
318 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
319 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
320 {
321         int nid = early_pfn_to_nid(pfn);
322
323         if (node_online(nid) && pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
324                 return true;
325
326         return false;
327 }
328
329 /*
330  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
331  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
332  */
333 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
334                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
335                                 unsigned long *nr_initialised)
336 {
337         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
338         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
339                 return true;
340         (*nr_initialised)++;
341         if ((*nr_initialised > pgdat->static_init_size) &&
342             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
343                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
344                 return false;
345         }
346
347         return true;
348 }
349 #else
350 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
351 {
352 }
353
354 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
355 {
356         return false;
357 }
358
359 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
360                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
361                                 unsigned long *nr_initialised)
362 {
363         return true;
364 }
365 #endif
366
367 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
368 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
369                                                         unsigned long pfn)
370 {
371 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
372         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
373 #else
374         return page_zone(page)->pageblock_flags;
375 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
376 }
377
378 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
379 {
380 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
381         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
382         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
383 #else
384         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
385         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
386 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
387 }
388
389 /**
390  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
391  * @page: The page within the block of interest
392  * @pfn: The target page frame number
393  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
394  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
395  *
396  * Return: pageblock_bits flags
397  */
398 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
399                                         unsigned long pfn,
400                                         unsigned long end_bitidx,
401                                         unsigned long mask)
402 {
403         unsigned long *bitmap;
404         unsigned long bitidx, word_bitidx;
405         unsigned long word;
406
407         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
408         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
409         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
410         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
411
412         word = bitmap[word_bitidx];
413         bitidx += end_bitidx;
414         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
415 }
416
417 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
418                                         unsigned long end_bitidx,
419                                         unsigned long mask)
420 {
421         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
422 }
423
424 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
425 {
426         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
427 }
428
429 /**
430  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
431  * @page: The page within the block of interest
432  * @flags: The flags to set
433  * @pfn: The target page frame number
434  * @end_bitidx: The last bit of interest
435  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
436  */
437 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
438                                         unsigned long pfn,
439                                         unsigned long end_bitidx,
440                                         unsigned long mask)
441 {
442         unsigned long *bitmap;
443         unsigned long bitidx, word_bitidx;
444         unsigned long old_word, word;
445
446         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
447
448         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
449         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
450         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
451         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
452
453         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
454
455         bitidx += end_bitidx;
456         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
457         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
458
459         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
460         for (;;) {
461                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
462                 if (word == old_word)
463                         break;
464                 word = old_word;
465         }
466 }
467
468 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
469 {
470         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
471                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
472                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
473
474         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
475                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
476 }
477
478 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
479 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
480 {
481         int ret = 0;
482         unsigned seq;
483         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
484         unsigned long sp, start_pfn;
485
486         do {
487                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
488                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
489                 sp = zone->spanned_pages;
490                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
491                         ret = 1;
492         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
493
494         if (ret)
495                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
496                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
497                         start_pfn, start_pfn + sp);
498
499         return ret;
500 }
501
502 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
503 {
504         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
505                 return 0;
506         if (zone != page_zone(page))
507                 return 0;
508
509         return 1;
510 }
511 /*
512  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
513  */
514 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
515 {
516         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
517                 return 1;
518         if (!page_is_consistent(zone, page))
519                 return 1;
520
521         return 0;
522 }
523 #else
524 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
525 {
526         return 0;
527 }
528 #endif
529
530 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
531                 unsigned long bad_flags)
532 {
533         static unsigned long resume;
534         static unsigned long nr_shown;
535         static unsigned long nr_unshown;
536
537         /*
538          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
539          * or allow a steady drip of one report per second.
540          */
541         if (nr_shown == 60) {
542                 if (time_before(jiffies, resume)) {
543                         nr_unshown++;
544                         goto out;
545                 }
546                 if (nr_unshown) {
547                         pr_alert(
548                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
549                                 nr_unshown);
550                         nr_unshown = 0;
551                 }
552                 nr_shown = 0;
553         }
554         if (nr_shown++ == 0)
555                 resume = jiffies + 60 * HZ;
556
557         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
558                 current->comm, page_to_pfn(page));
559         __dump_page(page, reason);
560         bad_flags &= page->flags;
561         if (bad_flags)
562                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
563                                                 bad_flags, &bad_flags);
564         dump_page_owner(page);
565
566         print_modules();
567         dump_stack();
568 out:
569         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
570         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
571         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
572 }
573
574 /*
575  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
576  *
577  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
578  *
579  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
580  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
581  *
582  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
583  * page destructors. See compound_page_dtors.
584  *
585  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
586  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
587  */
588
589 void free_compound_page(struct page *page)
590 {
591         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
592 }
593
594 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
595 {
596         int i;
597         int nr_pages = 1 << order;
598
599         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
600         set_compound_order(page, order);
601         __SetPageHead(page);
602         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
603                 struct page *p = page + i;
604                 set_page_count(p, 0);
605                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
606                 set_compound_head(p, page);
607         }
608         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
609 }
610
611 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
612 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
613 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
614                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
615 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
616 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
617
618 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
619 {
620         if (!buf)
621                 return -EINVAL;
622         return kstrtobool(buf, &_debug_pagealloc_enabled);
623 }
624 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
625
626 static bool need_debug_guardpage(void)
627 {
628         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
629         if (!debug_pagealloc_enabled())
630                 return false;
631
632         if (!debug_guardpage_minorder())
633                 return false;
634
635         return true;
636 }
637
638 static void init_debug_guardpage(void)
639 {
640         if (!debug_pagealloc_enabled())
641                 return;
642
643         if (!debug_guardpage_minorder())
644                 return;
645
646         _debug_guardpage_enabled = true;
647 }
648
649 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
650         .need = need_debug_guardpage,
651         .init = init_debug_guardpage,
652 };
653
654 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
655 {
656         unsigned long res;
657
658         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
659                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
660                 return 0;
661         }
662         _debug_guardpage_minorder = res;
663         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
664         return 0;
665 }
666 early_param("debug_guardpage_minorder", debug_guardpage_minorder_setup);
667
668 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
669                                 unsigned int order, int migratetype)
670 {
671         struct page_ext *page_ext;
672
673         if (!debug_guardpage_enabled())
674                 return false;
675
676         if (order >= debug_guardpage_minorder())
677                 return false;
678
679         page_ext = lookup_page_ext(page);
680         if (unlikely(!page_ext))
681                 return false;
682
683         __set_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
684
685         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
686         set_page_private(page, order);
687         /* Guard pages are not available for any usage */
688         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order), migratetype);
689
690         return true;
691 }
692
693 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
694                                 unsigned int order, int migratetype)
695 {
696         struct page_ext *page_ext;
697
698         if (!debug_guardpage_enabled())
699                 return;
700
701         page_ext = lookup_page_ext(page);
702         if (unlikely(!page_ext))
703                 return;
704
705         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
706
707         set_page_private(page, 0);
708         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
709                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
710 }
711 #else
712 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops;
713 static inline bool set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
714                         unsigned int order, int migratetype) { return false; }
715 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
716                                 unsigned int order, int migratetype) {}
717 #endif
718
719 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
720 {
721         set_page_private(page, order);
722         __SetPageBuddy(page);
723 }
724
725 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
726 {
727         __ClearPageBuddy(page);
728         set_page_private(page, 0);
729 }
730
731 /*
732  * This function checks whether a page is free && is the buddy
733  * we can do coalesce a page and its buddy if
734  * (a) the buddy is not in a hole (check before calling!) &&
735  * (b) the buddy is in the buddy system &&
736  * (c) a page and its buddy have the same order &&
737  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
738  *
739  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
740  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
741  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
742  * serialized by zone->lock.
743  *
744  * For recording page's order, we use page_private(page).
745  */
746 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
747                                                         unsigned int order)
748 {
749         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
750                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
751                         return 0;
752
753                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
754
755                 return 1;
756         }
757
758         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
759                 /*
760                  * zone check is done late to avoid uselessly
761                  * calculating zone/node ids for pages that could
762                  * never merge.
763                  */
764                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
765                         return 0;
766
767                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
768
769                 return 1;
770         }
771         return 0;
772 }
773
774 /*
775  * Freeing function for a buddy system allocator.
776  *
777  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
778  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
779  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
780  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
781  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
782  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
783  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
784  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
785  * parts of the VM system.
786  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
787  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
788  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
789  * field.
790  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
791  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
792  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
793  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
794  * triggers coalescing into a block of larger size.
795  *
796  * -- nyc
797  */
798
799 static inline void __free_one_page(struct page *page,
800                 unsigned long pfn,
801                 struct zone *zone, unsigned int order,
802                 int migratetype)
803 {
804         unsigned long combined_pfn;
805         unsigned long uninitialized_var(buddy_pfn);
806         struct page *buddy;
807         unsigned int max_order;
808
809         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
810
811         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
812         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
813
814         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
815         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
816                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
817
818         VM_BUG_ON_PAGE(pfn & ((1 << order) - 1), page);
819         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
820
821 continue_merging:
822         while (order < max_order - 1) {
823                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
824                 buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
825
826                 if (!pfn_valid_within(buddy_pfn))
827                         goto done_merging;
828                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
829                         goto done_merging;
830                 /*
831                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
832                  * merge with it and move up one order.
833                  */
834                 if (page_is_guard(buddy)) {
835                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
836                 } else {
837                         list_del(&buddy->lru);
838                         zone->free_area[order].nr_free--;
839                         rmv_page_order(buddy);
840                 }
841                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
842                 page = page + (combined_pfn - pfn);
843                 pfn = combined_pfn;
844                 order++;
845         }
846         if (max_order < MAX_ORDER) {
847                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
848                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
849                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
850                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
851                  *
852                  * We don't want to hit this code for the more frequent
853                  * low-order merging.
854                  */
855                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
856                         int buddy_mt;
857
858                         buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);
859                         buddy = page + (buddy_pfn - pfn);
860                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
861
862                         if (migratetype != buddy_mt
863                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
864                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
865                                 goto done_merging;
866                 }
867                 max_order++;
868                 goto continue_merging;
869         }
870
871 done_merging:
872         set_page_order(page, order);
873
874         /*
875          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
876          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
877          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
878          * that is happening, add the free page to the tail of the list
879          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
880          * as a higher order page
881          */
882         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(buddy_pfn)) {
883                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
884                 combined_pfn = buddy_pfn & pfn;
885                 higher_page = page + (combined_pfn - pfn);
886                 buddy_pfn = __find_buddy_pfn(combined_pfn, order + 1);
887                 higher_buddy = higher_page + (buddy_pfn - combined_pfn);
888                 if (pfn_valid_within(buddy_pfn) &&
889                     page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
890                         list_add_tail(&page->lru,
891                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
892                         goto out;
893                 }
894         }
895
896         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
897 out:
898         zone->free_area[order].nr_free++;
899 }
900
901 /*
902  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
903  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
904  * check if necessary.
905  */
906 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
907                                         unsigned long check_flags)
908 {
909         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
910                 return false;
911
912         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
913                         page_ref_count(page) |
914 #ifdef CONFIG_MEMCG
915                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
916 #endif
917                         (page->flags & check_flags)))
918                 return false;
919
920         return true;
921 }
922
923 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
924 {
925         const char *bad_reason;
926         unsigned long bad_flags;
927
928         bad_reason = NULL;
929         bad_flags = 0;
930
931         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
932                 bad_reason = "nonzero mapcount";
933         if (unlikely(page->mapping != NULL))
934                 bad_reason = "non-NULL mapping";
935         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
936                 bad_reason = "nonzero _refcount";
937         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
938                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
939                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
940         }
941 #ifdef CONFIG_MEMCG
942         if (unlikely(page->mem_cgroup))
943                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
944 #endif
945         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
946 }
947
948 static inline int free_pages_check(struct page *page)
949 {
950         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
951                 return 0;
952
953         /* Something has gone sideways, find it */
954         free_pages_check_bad(page);
955         return 1;
956 }
957
958 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
959 {
960         int ret = 1;
961
962         /*
963          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
964          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
965          */
966         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
967
968         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
969                 ret = 0;
970                 goto out;
971         }
972         switch (page - head_page) {
973         case 1:
974                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
975                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
976                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
977                         goto out;
978                 }
979                 break;
980         case 2:
981                 /*
982                  * the second tail page: ->mapping is
983                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
984                  */
985                 break;
986         default:
987                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
988                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
989                         goto out;
990                 }
991                 break;
992         }
993         if (unlikely(!PageTail(page))) {
994                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
995                 goto out;
996         }
997         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
998                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
999                 goto out;
1000         }
1001         ret = 0;
1002 out:
1003         page->mapping = NULL;
1004         clear_compound_head(page);
1005         return ret;
1006 }
1007
1008 static __always_inline bool free_pages_prepare(struct page *page,
1009                                         unsigned int order, bool check_free)
1010 {
1011         int bad = 0;
1012
1013         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1014
1015         trace_mm_page_free(page, order);
1016         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1017
1018         /*
1019          * Check tail pages before head page information is cleared to
1020          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1021          */
1022         if (unlikely(order)) {
1023                 bool compound = PageCompound(page);
1024                 int i;
1025
1026                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1027
1028                 if (compound)
1029                         ClearPageDoubleMap(page);
1030                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1031                         if (compound)
1032                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1033                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1034                                 bad++;
1035                                 continue;
1036                         }
1037                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1038                 }
1039         }
1040         if (PageMappingFlags(page))
1041                 page->mapping = NULL;
1042         if (memcg_kmem_enabled() && PageKmemcg(page))
1043                 memcg_kmem_uncharge(page, order);
1044         if (check_free)
1045                 bad += free_pages_check(page);
1046         if (bad)
1047                 return false;
1048
1049         page_cpupid_reset_last(page);
1050         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1051         reset_page_owner(page, order);
1052
1053         if (!PageHighMem(page)) {
1054                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1055                                            PAGE_SIZE << order);
1056                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1057                                            PAGE_SIZE << order);
1058         }
1059         arch_free_page(page, order);
1060         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1061         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1062         kasan_free_pages(page, order);
1063
1064         return true;
1065 }
1066
1067 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1068 static inline bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1069 {
1070         return free_pages_prepare(page, 0, true);
1071 }
1072
1073 static inline bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1074 {
1075         return false;
1076 }
1077 #else
1078 static bool free_pcp_prepare(struct page *page)
1079 {
1080         return free_pages_prepare(page, 0, false);
1081 }
1082
1083 static bool bulkfree_pcp_prepare(struct page *page)
1084 {
1085         return free_pages_check(page);
1086 }
1087 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1088
1089 /*
1090  * Frees a number of pages from the PCP lists
1091  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
1092  * count is the number of pages to free.
1093  *
1094  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
1095  * see if this freeing clears that state.
1096  *
1097  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
1098  * pinned" detection logic.
1099  */
1100 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
1101                                         struct per_cpu_pages *pcp)
1102 {
1103         int migratetype = 0;
1104         int batch_free = 0;
1105         bool isolated_pageblocks;
1106
1107         spin_lock(&zone->lock);
1108         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
1109
1110         while (count) {
1111                 struct page *page;
1112                 struct list_head *list;
1113
1114                 /*
1115                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
1116                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
1117                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
1118                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
1119                  * lists
1120                  */
1121                 do {
1122                         batch_free++;
1123                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
1124                                 migratetype = 0;
1125                         list = &pcp->lists[migratetype];
1126                 } while (list_empty(list));
1127
1128                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
1129                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
1130                         batch_free = count;
1131
1132                 do {
1133                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
1134
1135                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
1136                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
1137                         list_del(&page->lru);
1138
1139                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
1140                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1141                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1142                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1143                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1144                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1145
1146                         if (bulkfree_pcp_prepare(page))
1147                                 continue;
1148
1149                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1150                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1151                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1152         }
1153         spin_unlock(&zone->lock);
1154 }
1155
1156 static void free_one_page(struct zone *zone,
1157                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1158                                 unsigned int order,
1159                                 int migratetype)
1160 {
1161         spin_lock(&zone->lock);
1162         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1163                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1164                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1165         }
1166         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1167         spin_unlock(&zone->lock);
1168 }
1169
1170 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1171                                 unsigned long zone, int nid)
1172 {
1173         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1174         init_page_count(page);
1175         page_mapcount_reset(page);
1176         page_cpupid_reset_last(page);
1177
1178         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1179 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1180         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1181         if (!is_highmem_idx(zone))
1182                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1183 #endif
1184 }
1185
1186 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1187                                         int nid)
1188 {
1189         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1190 }
1191
1192 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1193 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1194 {
1195         pg_data_t *pgdat;
1196         int nid, zid;
1197
1198         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1199                 return;
1200
1201         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1202         pgdat = NODE_DATA(nid);
1203
1204         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1205                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1206
1207                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1208                         break;
1209         }
1210         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1211 }
1212 #else
1213 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1214 {
1215 }
1216 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1217
1218 /*
1219  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1220  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1221  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1222  * sent to the buddy page allocator.
1223  */
1224 void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
1225 {
1226         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1227         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1228
1229         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1230                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1231                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1232
1233                         init_reserved_page(start_pfn);
1234
1235                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1236                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1237
1238                         SetPageReserved(page);
1239                 }
1240         }
1241 }
1242
1243 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1244 {
1245         unsigned long flags;
1246         int migratetype;
1247         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1248
1249         if (!free_pages_prepare(page, order, true))
1250                 return;
1251
1252         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1253         local_irq_save(flags);
1254         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1255         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1256         local_irq_restore(flags);
1257 }
1258
1259 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1260 {
1261         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1262         struct page *p = page;
1263         unsigned int loop;
1264
1265         prefetchw(p);
1266         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1267                 prefetchw(p + 1);
1268                 __ClearPageReserved(p);
1269                 set_page_count(p, 0);
1270         }
1271         __ClearPageReserved(p);
1272         set_page_count(p, 0);
1273
1274         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1275         set_page_refcounted(page);
1276         __free_pages(page, order);
1277 }
1278
1279 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1280         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1281
1282 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1283
1284 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1285 {
1286         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1287         int nid;
1288
1289         spin_lock(&early_pfn_lock);
1290         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1291         if (nid < 0)
1292                 nid = first_online_node;
1293         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1294
1295         return nid;
1296 }
1297 #endif
1298
1299 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1300 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1301                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1302 {
1303         int nid;
1304
1305         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1306         if (nid >= 0 && nid != node)
1307                 return false;
1308         return true;
1309 }
1310
1311 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1312 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1313 {
1314         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1315 }
1316
1317 #else
1318
1319 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1320 {
1321         return true;
1322 }
1323 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1324                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1325 {
1326         return true;
1327 }
1328 #endif
1329
1330
1331 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1332                                                         unsigned int order)
1333 {
1334         if (early_page_uninitialised(pfn))
1335                 return;
1336         return __free_pages_boot_core(page, order);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1341  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1342  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1343  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1344  * pageblocks.
1345  *
1346  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1347  *
1348  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1349  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1350  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1351  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1352  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1353  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1354  * page in a pageblock.
1355  */
1356 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1357                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1358 {
1359         struct page *start_page;
1360         struct page *end_page;
1361
1362         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1363         end_pfn--;
1364
1365         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1366                 return NULL;
1367
1368         start_page = pfn_to_online_page(start_pfn);
1369         if (!start_page)
1370                 return NULL;
1371
1372         if (page_zone(start_page) != zone)
1373                 return NULL;
1374
1375         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1376
1377         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1378         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1379                 return NULL;
1380
1381         return start_page;
1382 }
1383
1384 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1385 {
1386         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1387         unsigned long block_end_pfn;
1388
1389         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1390         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1391                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1392                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1393
1394                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1395
1396                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1397                                              block_end_pfn, zone))
1398                         return;
1399         }
1400
1401         /* We confirm that there is no hole */
1402         zone->contiguous = true;
1403 }
1404
1405 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1406 {
1407         zone->contiguous = false;
1408 }
1409
1410 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1411 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1412                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1413 {
1414         int i;
1415
1416         if (!page)
1417                 return;
1418
1419         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1420         if (nr_pages == pageblock_nr_pages &&
1421             (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1422                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1423                 __free_pages_boot_core(page, pageblock_order);
1424                 return;
1425         }
1426
1427         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++, pfn++) {
1428                 if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0)
1429                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1430                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1431         }
1432 }
1433
1434 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1435 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1436 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1437
1438 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1439 {
1440         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1441                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1442 }
1443
1444 /* Initialise remaining memory on a node */
1445 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1446 {
1447         pg_data_t *pgdat = data;
1448         int nid = pgdat->node_id;
1449         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1450         unsigned long start = jiffies;
1451         unsigned long nr_pages = 0;
1452         unsigned long walk_start, walk_end;
1453         int i, zid;
1454         struct zone *zone;
1455         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1456         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1457
1458         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1459                 pgdat_init_report_one_done();
1460                 return 0;
1461         }
1462
1463         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1464         if (!cpumask_empty(cpumask))
1465                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1466
1467         /* Sanity check boundaries */
1468         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1469         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1470         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1471
1472         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1473         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1474                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1475                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1476                         break;
1477         }
1478
1479         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1480                 unsigned long pfn, end_pfn;
1481                 struct page *page = NULL;
1482                 struct page *free_base_page = NULL;
1483                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1484                 int nr_to_free = 0;
1485
1486                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1487                 pfn = first_init_pfn;
1488                 if (pfn < walk_start)
1489                         pfn = walk_start;
1490                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1491                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1492
1493                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1494                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1495                                 goto free_range;
1496
1497                         /*
1498                          * Ensure pfn_valid is checked every
1499                          * pageblock_nr_pages for memory holes
1500                          */
1501                         if ((pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) == 0) {
1502                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1503                                         page = NULL;
1504                                         goto free_range;
1505                                 }
1506                         }
1507
1508                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1509                                 page = NULL;
1510                                 goto free_range;
1511                         }
1512
1513                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1514                         if (page && (pfn & (pageblock_nr_pages - 1)) != 0) {
1515                                 page++;
1516                         } else {
1517                                 nr_pages += nr_to_free;
1518                                 deferred_free_range(free_base_page,
1519                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1520                                 free_base_page = NULL;
1521                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1522
1523                                 page = pfn_to_page(pfn);
1524                                 cond_resched();
1525                         }
1526
1527                         if (page->flags) {
1528                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1529                                 goto free_range;
1530                         }
1531
1532                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1533                         if (!free_base_page) {
1534                                 free_base_page = page;
1535                                 free_base_pfn = pfn;
1536                                 nr_to_free = 0;
1537                         }
1538                         nr_to_free++;
1539
1540                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1541                         continue;
1542 free_range:
1543                         /* Free the current block of pages to allocator */
1544                         nr_pages += nr_to_free;
1545                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1546                                                                 nr_to_free);
1547                         free_base_page = NULL;
1548                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1549                 }
1550                 /* Free the last block of pages to allocator */
1551                 nr_pages += nr_to_free;
1552                 deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn, nr_to_free);
1553
1554                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1555         }
1556
1557         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1558         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1559
1560         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1561                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1562
1563         pgdat_init_report_one_done();
1564         return 0;
1565 }
1566 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1567
1568 void __init page_alloc_init_late(void)
1569 {
1570         struct zone *zone;
1571
1572 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1573         int nid;
1574
1575         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1576         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1577         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1578                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1579         }
1580
1581         /* Block until all are initialised */
1582         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1583
1584         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1585         files_maxfiles_init();
1586 #endif
1587
1588         for_each_populated_zone(zone)
1589                 set_zone_contiguous(zone);
1590 }
1591
1592 #ifdef CONFIG_CMA
1593 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1594 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1595 {
1596         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1597         struct page *p = page;
1598
1599         do {
1600                 __ClearPageReserved(p);
1601                 set_page_count(p, 0);
1602         } while (++p, --i);
1603
1604         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1605
1606         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1607                 i = pageblock_nr_pages;
1608                 p = page;
1609                 do {
1610                         set_page_refcounted(p);
1611                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1612                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1613                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1614         } else {
1615                 set_page_refcounted(page);
1616                 __free_pages(page, pageblock_order);
1617         }
1618
1619         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1620 }
1621 #endif
1622
1623 /*
1624  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1625  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1626  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1627  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1628  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1629  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1630  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1631  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1632  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1633  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1634  *
1635  * -- nyc
1636  */
1637 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1638         int low, int high, struct free_area *area,
1639         int migratetype)
1640 {
1641         unsigned long size = 1 << high;
1642
1643         while (high > low) {
1644                 area--;
1645                 high--;
1646                 size >>= 1;
1647                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1648
1649                 /*
1650                  * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1651                  * merge back to allocator when buddy will be freed.
1652                  * Corresponding page table entries will not be touched,
1653                  * pages will stay not present in virtual address space
1654                  */
1655                 if (set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype))
1656                         continue;
1657
1658                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1659                 area->nr_free++;
1660                 set_page_order(&page[size], high);
1661         }
1662 }
1663
1664 static void check_new_page_bad(struct page *page)
1665 {
1666         const char *bad_reason = NULL;
1667         unsigned long bad_flags = 0;
1668
1669         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1670                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1671         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1672                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1673         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1674                 bad_reason = "nonzero _count";
1675         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1676                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1677                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1678                 /* Don't complain about hwpoisoned pages */
1679                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
1680                 return;
1681         }
1682         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1683                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1684                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1685         }
1686 #ifdef CONFIG_MEMCG
1687         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1688                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1689 #endif
1690         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1691 }
1692
1693 /*
1694  * This page is about to be returned from the page allocator
1695  */
1696 static inline int check_new_page(struct page *page)
1697 {
1698         if (likely(page_expected_state(page,
1699                                 PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON)))
1700                 return 0;
1701
1702         check_new_page_bad(page);
1703         return 1;
1704 }
1705
1706 static inline bool free_pages_prezeroed(void)
1707 {
1708         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1709                 page_poisoning_enabled();
1710 }
1711
1712 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1713 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1714 {
1715         return false;
1716 }
1717
1718 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1719 {
1720         return check_new_page(page);
1721 }
1722 #else
1723 static bool check_pcp_refill(struct page *page)
1724 {
1725         return check_new_page(page);
1726 }
1727 static bool check_new_pcp(struct page *page)
1728 {
1729         return false;
1730 }
1731 #endif /* CONFIG_DEBUG_VM */
1732
1733 static bool check_new_pages(struct page *page, unsigned int order)
1734 {
1735         int i;
1736         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1737                 struct page *p = page + i;
1738
1739                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1740                         return true;
1741         }
1742
1743         return false;
1744 }
1745
1746 inline void post_alloc_hook(struct page *page, unsigned int order,
1747                                 gfp_t gfp_flags)
1748 {
1749         set_page_private(page, 0);
1750         set_page_refcounted(page);
1751
1752         arch_alloc_page(page, order);
1753         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1754         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1755         kasan_alloc_pages(page, order);
1756         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1757 }
1758
1759 static void prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1760                                                         unsigned int alloc_flags)
1761 {
1762         int i;
1763
1764         post_alloc_hook(page, order, gfp_flags);
1765
1766         if (!free_pages_prezeroed() && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1767                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1768                         clear_highpage(page + i);
1769
1770         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1771                 prep_compound_page(page, order);
1772
1773         /*
1774          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1775          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1776          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1777          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1778          */
1779         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1780                 set_page_pfmemalloc(page);
1781         else
1782                 clear_page_pfmemalloc(page);
1783 }
1784
1785 /*
1786  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1787  * the smallest available page from the freelists
1788  */
1789 static inline
1790 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1791                                                 int migratetype)
1792 {
1793         unsigned int current_order;
1794         struct free_area *area;
1795         struct page *page;
1796
1797         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1798         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1799                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1800                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1801                                                         struct page, lru);
1802                 if (!page)
1803                         continue;
1804                 list_del(&page->lru);
1805                 rmv_page_order(page);
1806                 area->nr_free--;
1807                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1808                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1809                 return page;
1810         }
1811
1812         return NULL;
1813 }
1814
1815
1816 /*
1817  * This array describes the order lists are fallen back to when
1818  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1819  */
1820 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1821         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1822         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1823         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1824 #ifdef CONFIG_CMA
1825         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1826 #endif
1827 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1828         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1829 #endif
1830 };
1831
1832 #ifdef CONFIG_CMA
1833 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1834                                         unsigned int order)
1835 {
1836         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1837 }
1838 #else
1839 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1840                                         unsigned int order) { return NULL; }
1841 #endif
1842
1843 /*
1844  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1845  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1846  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1847  */
1848 static int move_freepages(struct zone *zone,
1849                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1850                           int migratetype, int *num_movable)
1851 {
1852         struct page *page;
1853         unsigned int order;
1854         int pages_moved = 0;
1855
1856 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1857         /*
1858          * page_zone is not safe to call in this context when
1859          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1860          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1861          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1862          * grouping pages by mobility
1863          */
1864         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1865 #endif
1866
1867         if (num_movable)
1868                 *num_movable = 0;
1869
1870         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1871                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1872                         page++;
1873                         continue;
1874                 }
1875
1876                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1877                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1878
1879                 if (!PageBuddy(page)) {
1880                         /*
1881                          * We assume that pages that could be isolated for
1882                          * migration are movable. But we don't actually try
1883                          * isolating, as that would be expensive.
1884                          */
1885                         if (num_movable &&
1886                                         (PageLRU(page) || __PageMovable(page)))
1887                                 (*num_movable)++;
1888
1889                         page++;
1890                         continue;
1891                 }
1892
1893                 order = page_order(page);
1894                 list_move(&page->lru,
1895                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1896                 page += 1 << order;
1897                 pages_moved += 1 << order;
1898         }
1899
1900         return pages_moved;
1901 }
1902
1903 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1904                                 int migratetype, int *num_movable)
1905 {
1906         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1907         struct page *start_page, *end_page;
1908
1909         start_pfn = page_to_pfn(page);
1910         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1911         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1912         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1913         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1914
1915         /* Do not cross zone boundaries */
1916         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1917                 start_page = page;
1918         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1919                 return 0;
1920
1921         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype,
1922                                                                 num_movable);
1923 }
1924
1925 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1926                                         int start_order, int migratetype)
1927 {
1928         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1929
1930         while (nr_pageblocks--) {
1931                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1932                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1933         }
1934 }
1935
1936 /*
1937  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1938  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1939  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1940  *
1941  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1942  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1943  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1944  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1945  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1946  * pageblocks.
1947  */
1948 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1949 {
1950         /*
1951          * Leaving this order check is intended, although there is
1952          * relaxed order check in next check. The reason is that
1953          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1954          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1955          * so could be changed anytime.
1956          */
1957         if (order >= pageblock_order)
1958                 return true;
1959
1960         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1961                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1962                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1963                 page_group_by_mobility_disabled)
1964                 return true;
1965
1966         return false;
1967 }
1968
1969 /*
1970  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1971  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1972  * pageblock to our migratetype and determine how many already-allocated pages
1973  * are there in the pageblock with a compatible migratetype. If at least half
1974  * of pages are free or compatible, we can change migratetype of the pageblock
1975  * itself, so pages freed in the future will be put on the correct free list.
1976  */
1977 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1978                                         int start_type, bool whole_block)
1979 {
1980         unsigned int current_order = page_order(page);
1981         struct free_area *area;
1982         int free_pages, movable_pages, alike_pages;
1983         int old_block_type;
1984
1985         old_block_type = get_pageblock_migratetype(page);
1986
1987         /*
1988          * This can happen due to races and we want to prevent broken
1989          * highatomic accounting.
1990          */
1991         if (is_migrate_highatomic(old_block_type))
1992                 goto single_page;
1993
1994         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1995         if (current_order >= pageblock_order) {
1996                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1997                 goto single_page;
1998         }
1999
2000         /* We are not allowed to try stealing from the whole block */
2001         if (!whole_block)
2002                 goto single_page;
2003
2004         free_pages = move_freepages_block(zone, page, start_type,
2005                                                 &movable_pages);
2006         /*
2007          * Determine how many pages are compatible with our allocation.
2008          * For movable allocation, it's the number of movable pages which
2009          * we just obtained. For other types it's a bit more tricky.
2010          */
2011         if (start_type == MIGRATE_MOVABLE) {
2012                 alike_pages = movable_pages;
2013         } else {
2014                 /*
2015                  * If we are falling back a RECLAIMABLE or UNMOVABLE allocation
2016                  * to MOVABLE pageblock, consider all non-movable pages as
2017                  * compatible. If it's UNMOVABLE falling back to RECLAIMABLE or
2018                  * vice versa, be conservative since we can't distinguish the
2019                  * exact migratetype of non-movable pages.
2020                  */
2021                 if (old_block_type == MIGRATE_MOVABLE)
2022                         alike_pages = pageblock_nr_pages
2023                                                 - (free_pages + movable_pages);
2024                 else
2025                         alike_pages = 0;
2026         }
2027
2028         /* moving whole block can fail due to zone boundary conditions */
2029         if (!free_pages)
2030                 goto single_page;
2031
2032         /*
2033          * If a sufficient number of pages in the block are either free or of
2034          * comparable migratability as our allocation, claim the whole block.
2035          */
2036         if (free_pages + alike_pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
2037                         page_group_by_mobility_disabled)
2038                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
2039
2040         return;
2041
2042 single_page:
2043         area = &zone->free_area[current_order];
2044         list_move(&page->lru, &area->free_list[start_type]);
2045 }
2046
2047 /*
2048  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
2049  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
2050  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
2051  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
2052  */
2053 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
2054                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
2055 {
2056         int i;
2057         int fallback_mt;
2058
2059         if (area->nr_free == 0)
2060                 return -1;
2061
2062         *can_steal = false;
2063         for (i = 0;; i++) {
2064                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
2065                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
2066                         break;
2067
2068                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
2069                         continue;
2070
2071                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
2072                         *can_steal = true;
2073
2074                 if (!only_stealable)
2075                         return fallback_mt;
2076
2077                 if (*can_steal)
2078                         return fallback_mt;
2079         }
2080
2081         return -1;
2082 }
2083
2084 /*
2085  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
2086  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
2087  */
2088 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
2089                                 unsigned int alloc_order)
2090 {
2091         int mt;
2092         unsigned long max_managed, flags;
2093
2094         /*
2095          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
2096          * Check is race-prone but harmless.
2097          */
2098         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
2099         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2100                 return;
2101
2102         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2103
2104         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
2105         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
2106                 goto out_unlock;
2107
2108         /* Yoink! */
2109         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2110         if (!is_migrate_highatomic(mt) && !is_migrate_isolate(mt)
2111             && !is_migrate_cma(mt)) {
2112                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
2113                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2114                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC, NULL);
2115         }
2116
2117 out_unlock:
2118         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2119 }
2120
2121 /*
2122  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
2123  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
2124  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
2125  * to recover from than an OOM.
2126  *
2127  * If @force is true, try to unreserve a pageblock even though highatomic
2128  * pageblock is exhausted.
2129  */
2130 static bool unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac,
2131                                                 bool force)
2132 {
2133         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
2134         unsigned long flags;
2135         struct zoneref *z;
2136         struct zone *zone;
2137         struct page *page;
2138         int order;
2139         bool ret;
2140
2141         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2142                                                                 ac->nodemask) {
2143                 /*
2144                  * Preserve at least one pageblock unless memory pressure
2145                  * is really high.
2146                  */
2147                 if (!force && zone->nr_reserved_highatomic <=
2148                                         pageblock_nr_pages)
2149                         continue;
2150
2151                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2152                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2153                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2154
2155                         page = list_first_entry_or_null(
2156                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2157                                         struct page, lru);
2158                         if (!page)
2159                                 continue;
2160
2161                         /*
2162                          * In page freeing path, migratetype change is racy so
2163                          * we can counter several free pages in a pageblock
2164                          * in this loop althoug we changed the pageblock type
2165                          * from highatomic to ac->migratetype. So we should
2166                          * adjust the count once.
2167                          */
2168                         if (is_migrate_highatomic_page(page)) {
2169                                 /*
2170                                  * It should never happen but changes to
2171                                  * locking could inadvertently allow a per-cpu
2172                                  * drain to add pages to MIGRATE_HIGHATOMIC
2173                                  * while unreserving so be safe and watch for
2174                                  * underflows.
2175                                  */
2176                                 zone->nr_reserved_highatomic -= min(
2177                                                 pageblock_nr_pages,
2178                                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2179                         }
2180
2181                         /*
2182                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2183                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2184                          * is doing the work and needs the pages. More
2185                          * importantly, if the block was always converted to
2186                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2187                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2188                          * may increase.
2189                          */
2190                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2191                         ret = move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype,
2192                                                                         NULL);
2193                         if (ret) {
2194                                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2195                                 return ret;
2196                         }
2197                 }
2198                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2199         }
2200
2201         return false;
2202 }
2203
2204 /*
2205  * Try finding a free buddy page on the fallback list and put it on the free
2206  * list of requested migratetype, possibly along with other pages from the same
2207  * block, depending on fragmentation avoidance heuristics. Returns true if
2208  * fallback was found so that __rmqueue_smallest() can grab it.
2209  */
2210 static inline bool
2211 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2212 {
2213         struct free_area *area;
2214         unsigned int current_order;
2215         struct page *page;
2216         int fallback_mt;
2217         bool can_steal;
2218
2219         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2220         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2221                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2222                                 --current_order) {
2223                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2224                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2225                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2226                 if (fallback_mt == -1)
2227                         continue;
2228
2229                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2230                                                 struct page, lru);
2231
2232                 steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype,
2233                                                                 can_steal);
2234
2235                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2236                         start_migratetype, fallback_mt);
2237
2238                 return true;
2239         }
2240
2241         return false;
2242 }
2243
2244 /*
2245  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2246  * Call me with the zone->lock already held.
2247  */
2248 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2249                                 int migratetype)
2250 {
2251         struct page *page;
2252
2253 retry:
2254         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2255         if (unlikely(!page)) {
2256                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2257                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2258
2259                 if (!page && __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype))
2260                         goto retry;
2261         }
2262
2263         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2264         return page;
2265 }
2266
2267 /*
2268  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2269  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2270  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2271  */
2272 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2273                         unsigned long count, struct list_head *list,
2274                         int migratetype, bool cold)
2275 {
2276         int i, alloced = 0;
2277
2278         spin_lock(&zone->lock);
2279         for (i = 0; i < count; ++i) {
2280                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2281                 if (unlikely(page == NULL))
2282                         break;
2283
2284                 if (unlikely(check_pcp_refill(page)))
2285                         continue;
2286
2287                 /*
2288                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2289                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2290                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2291                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2292                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2293                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2294                  * properly.
2295                  */
2296                 if (likely(!cold))
2297                         list_add(&page->lru, list);
2298                 else
2299                         list_add_tail(&page->lru, list);
2300                 list = &page->lru;
2301                 alloced++;
2302                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2303                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2304                                               -(1 << order));
2305         }
2306
2307         /*
2308          * i pages were removed from the buddy list even if some leak due
2309          * to check_pcp_refill failing so adjust NR_FREE_PAGES based
2310          * on i. Do not confuse with 'alloced' which is the number of
2311          * pages added to the pcp list.
2312          */
2313         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2314         spin_unlock(&zone->lock);
2315         return alloced;
2316 }
2317
2318 #ifdef CONFIG_NUMA
2319 /*
2320  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2321  * currently executing processor on remote nodes after they have
2322  * expired.
2323  *
2324  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2325  * a single processor.
2326  */
2327 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2328 {
2329         unsigned long flags;
2330         int to_drain, batch;
2331
2332         local_irq_save(flags);
2333         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2334         to_drain = min(pcp->count, batch);
2335         if (to_drain > 0) {
2336                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2337                 pcp->count -= to_drain;
2338         }
2339         local_irq_restore(flags);
2340 }
2341 #endif
2342
2343 /*
2344  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2345  *
2346  * The processor must either be the current processor and the
2347  * thread pinned to the current processor or a processor that
2348  * is not online.
2349  */
2350 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2351 {
2352         unsigned long flags;
2353         struct per_cpu_pageset *pset;
2354         struct per_cpu_pages *pcp;
2355
2356         local_irq_save(flags);
2357         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2358
2359         pcp = &pset->pcp;
2360         if (pcp->count) {
2361                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2362                 pcp->count = 0;
2363         }
2364         local_irq_restore(flags);
2365 }
2366
2367 /*
2368  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2369  *
2370  * The processor must either be the current processor and the
2371  * thread pinned to the current processor or a processor that
2372  * is not online.
2373  */
2374 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2375 {
2376         struct zone *zone;
2377
2378         for_each_populated_zone(zone) {
2379                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2380         }
2381 }
2382
2383 /*
2384  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2385  *
2386  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2387  * the single zone's pages.
2388  */
2389 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2390 {
2391         int cpu = smp_processor_id();
2392
2393         if (zone)
2394                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2395         else
2396                 drain_pages(cpu);
2397 }
2398
2399 static void drain_local_pages_wq(struct work_struct *work)
2400 {
2401         /*
2402          * drain_all_pages doesn't use proper cpu hotplug protection so
2403          * we can race with cpu offline when the WQ can move this from
2404          * a cpu pinned worker to an unbound one. We can operate on a different
2405          * cpu which is allright but we also have to make sure to not move to
2406          * a different one.
2407          */
2408         preempt_disable();
2409         drain_local_pages(NULL);
2410         preempt_enable();
2411 }
2412
2413 /*
2414  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2415  *
2416  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2417  *
2418  * Note that this can be extremely slow as the draining happens in a workqueue.
2419  */
2420 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2421 {
2422         int cpu;
2423
2424         /*
2425          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2426          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2427          */
2428         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2429
2430         /*
2431          * Make sure nobody triggers this path before mm_percpu_wq is fully
2432          * initialized.
2433          */
2434         if (WARN_ON_ONCE(!mm_percpu_wq))
2435                 return;
2436
2437         /* Workqueues cannot recurse */
2438         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
2439                 return;
2440
2441         /*
2442          * Do not drain if one is already in progress unless it's specific to
2443          * a zone. Such callers are primarily CMA and memory hotplug and need
2444          * the drain to be complete when the call returns.
2445          */
2446         if (unlikely(!mutex_trylock(&pcpu_drain_mutex))) {
2447                 if (!zone)
2448                         return;
2449                 mutex_lock(&pcpu_drain_mutex);
2450         }
2451
2452         /*
2453          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2454          * as offline notification will cause the notified
2455          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2456          * disables preemption as part of its processing
2457          */
2458         for_each_online_cpu(cpu) {
2459                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2460                 struct zone *z;
2461                 bool has_pcps = false;
2462
2463                 if (zone) {
2464                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2465                         if (pcp->pcp.count)
2466                                 has_pcps = true;
2467                 } else {
2468                         for_each_populated_zone(z) {
2469                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2470                                 if (pcp->pcp.count) {
2471                                         has_pcps = true;
2472                                         break;
2473                                 }
2474                         }
2475                 }
2476
2477                 if (has_pcps)
2478                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2479                 else
2480                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2481         }
2482
2483         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps) {
2484                 struct work_struct *work = per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu);
2485                 INIT_WORK(work, drain_local_pages_wq);
2486                 queue_work_on(cpu, mm_percpu_wq, work);
2487         }
2488         for_each_cpu(cpu, &cpus_with_pcps)
2489                 flush_work(per_cpu_ptr(&pcpu_drain, cpu));
2490
2491         mutex_unlock(&pcpu_drain_mutex);
2492 }
2493
2494 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2495
2496 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2497 {
2498         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2499         unsigned long flags;
2500         unsigned int order, t;
2501         struct page *page;
2502
2503         if (zone_is_empty(zone))
2504                 return;
2505
2506         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2507
2508         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2509         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2510                 if (pfn_valid(pfn)) {
2511                         page = pfn_to_page(pfn);
2512
2513                         if (page_zone(page) != zone)
2514                                 continue;
2515
2516                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2517                                 swsusp_unset_page_free(page);
2518                 }
2519
2520         for_each_migratetype_order(order, t) {
2521                 list_for_each_entry(page,
2522                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2523                         unsigned long i;
2524
2525                         pfn = page_to_pfn(page);
2526                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2527                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2528                 }
2529         }
2530         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2531 }
2532 #endif /* CONFIG_PM */
2533
2534 /*
2535  * Free a 0-order page
2536  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2537  */
2538 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2539 {
2540         struct zone *zone = page_zone(page);
2541         struct per_cpu_pages *pcp;
2542         unsigned long flags;
2543         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2544         int migratetype;
2545
2546         if (!free_pcp_prepare(page))
2547                 return;
2548
2549         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2550         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2551         local_irq_save(flags);
2552         __count_vm_event(PGFREE);
2553
2554         /*
2555          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2556          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2557          * offlined but treat HIGHATOMIC as movable pages so we can get those
2558          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2559          * excessively into the page allocator
2560          */
2561         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2562                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2563                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2564                         goto out;
2565                 }
2566                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2567         }
2568
2569         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2570         if (!cold)
2571                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2572         else
2573                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2574         pcp->count++;
2575         if (pcp->count >= pcp->high) {
2576                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2577                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2578                 pcp->count -= batch;
2579         }
2580
2581 out:
2582         local_irq_restore(flags);
2583 }
2584
2585 /*
2586  * Free a list of 0-order pages
2587  */
2588 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2589 {
2590         struct page *page, *next;
2591
2592         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2593                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2594                 free_hot_cold_page(page, cold);
2595         }
2596 }
2597
2598 /*
2599  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2600  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2601  * Each sub-page must be freed individually.
2602  *
2603  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2604  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2605  */
2606 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2607 {
2608         int i;
2609
2610         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2611         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2612
2613 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2614         /*
2615          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2616          * otherwise free the whole shadow.
2617          */
2618         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2619                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2620 #endif
2621
2622         for (i = 1; i < (1 << order); i++)
2623                 set_page_refcounted(page + i);
2624         split_page_owner(page, order);
2625 }
2626 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2627
2628 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2629 {
2630         unsigned long watermark;
2631         struct zone *zone;
2632         int mt;
2633
2634         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2635
2636         zone = page_zone(page);
2637         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2638
2639         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2640                 /*
2641                  * Obey watermarks as if the page was being allocated. We can
2642                  * emulate a high-order watermark check with a raised order-0
2643                  * watermark, because we already know our high-order page
2644                  * exists.
2645                  */
2646                 watermark = min_wmark_pages(zone) + (1UL << order);
2647                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, ALLOC_CMA))
2648                         return 0;
2649
2650                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2651         }
2652
2653         /* Remove page from free list */
2654         list_del(&page->lru);
2655         zone->free_area[order].nr_free--;
2656         rmv_page_order(page);
2657
2658         /*
2659          * Set the pageblock if the isolated page is at least half of a
2660          * pageblock
2661          */
2662         if (order >= pageblock_order - 1) {
2663                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2664                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2665                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2666                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)
2667                             && !is_migrate_highatomic(mt))
2668                                 set_pageblock_migratetype(page,
2669                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2670                 }
2671         }
2672
2673
2674         return 1UL << order;
2675 }
2676
2677 /*
2678  * Update NUMA hit/miss statistics
2679  *
2680  * Must be called with interrupts disabled.
2681  */
2682 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z)
2683 {
2684 #ifdef CONFIG_NUMA
2685         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2686
2687         if (z->node != numa_node_id())
2688                 local_stat = NUMA_OTHER;
2689
2690         if (z->node == preferred_zone->node)
2691                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2692         else {
2693                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2694                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2695         }
2696         __inc_zone_state(z, local_stat);
2697 #endif
2698 }
2699
2700 /* Remove page from the per-cpu list, caller must protect the list */
2701 static struct page *__rmqueue_pcplist(struct zone *zone, int migratetype,
2702                         bool cold, struct per_cpu_pages *pcp,
2703                         struct list_head *list)
2704 {
2705         struct page *page;
2706
2707         do {
2708                 if (list_empty(list)) {
2709                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2710                                         pcp->batch, list,
2711                                         migratetype, cold);
2712                         if (unlikely(list_empty(list)))
2713                                 return NULL;
2714                 }
2715
2716                 if (cold)
2717                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2718                 else
2719                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2720
2721                 list_del(&page->lru);
2722                 pcp->count--;
2723         } while (check_new_pcp(page));
2724
2725         return page;
2726 }
2727
2728 /* Lock and remove page from the per-cpu list */
2729 static struct page *rmqueue_pcplist(struct zone *preferred_zone,
2730                         struct zone *zone, unsigned int order,
2731                         gfp_t gfp_flags, int migratetype)
2732 {
2733         struct per_cpu_pages *pcp;
2734         struct list_head *list;
2735         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2736         struct page *page;
2737         unsigned long flags;
2738
2739         local_irq_save(flags);
2740         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2741         list = &pcp->lists[migratetype];
2742         page = __rmqueue_pcplist(zone,  migratetype, cold, pcp, list);
2743         if (page) {
2744                 __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2745                 zone_statistics(preferred_zone, zone);
2746         }
2747         local_irq_restore(flags);
2748         return page;
2749 }
2750
2751 /*
2752  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2753  */
2754 static inline
2755 struct page *rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2756                         struct zone *zone, unsigned int order,
2757                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2758                         int migratetype)
2759 {
2760         unsigned long flags;
2761         struct page *page;
2762
2763         if (likely(order == 0)) {
2764                 page = rmqueue_pcplist(preferred_zone, zone, order,
2765                                 gfp_flags, migratetype);
2766                 goto out;
2767         }
2768
2769         /*
2770          * We most definitely don't want callers attempting to
2771          * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2772          */
2773         WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2774         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2775
2776         do {
2777                 page = NULL;
2778                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2779                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2780                         if (page)
2781                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2782                 }
2783                 if (!page)
2784                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2785         } while (page && check_new_pages(page, order));
2786         spin_unlock(&zone->lock);
2787         if (!page)
2788                 goto failed;
2789         __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2790                                   get_pcppage_migratetype(page));
2791
2792         __count_zid_vm_events(PGALLOC, page_zonenum(page), 1 << order);
2793         zone_statistics(preferred_zone, zone);
2794         local_irq_restore(flags);
2795
2796 out:
2797         VM_BUG_ON_PAGE(page && bad_range(zone, page), page);
2798         return page;
2799
2800 failed:
2801         local_irq_restore(flags);
2802         return NULL;
2803 }
2804
2805 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2806
2807 static struct {
2808         struct fault_attr attr;
2809
2810         bool ignore_gfp_highmem;
2811         bool ignore_gfp_reclaim;
2812         u32 min_order;
2813 } fail_page_alloc = {
2814         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2815         .ignore_gfp_reclaim = true,
2816         .ignore_gfp_highmem = true,
2817         .min_order = 1,
2818 };
2819
2820 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2821 {
2822         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2823 }
2824 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2825
2826 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2827 {
2828         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2829                 return false;
2830         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2831                 return false;
2832         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2833                 return false;
2834         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2835                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2836                 return false;
2837
2838         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2839 }
2840
2841 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2842
2843 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2844 {
2845         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2846         struct dentry *dir;
2847
2848         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2849                                         &fail_page_alloc.attr);
2850         if (IS_ERR(dir))
2851                 return PTR_ERR(dir);
2852
2853         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2854                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2855                 goto fail;
2856         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2857                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2858                 goto fail;
2859         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2860                                 &fail_page_alloc.min_order))
2861                 goto fail;
2862
2863         return 0;
2864 fail:
2865         debugfs_remove_recursive(dir);
2866
2867         return -ENOMEM;
2868 }
2869
2870 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2871
2872 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2873
2874 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2875
2876 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2877 {
2878         return false;
2879 }
2880
2881 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2882
2883 /*
2884  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2885  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2886  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2887  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2888  */
2889 bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2890                          int classzone_idx, unsigned int alloc_flags,
2891                          long free_pages)
2892 {
2893         long min = mark;
2894         int o;
2895         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2896
2897         /* free_pages may go negative - that's OK */
2898         free_pages -= (1 << order) - 1;
2899
2900         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2901                 min -= min / 2;
2902
2903         /*
2904          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2905          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2906          * atomic reserve but it avoids a search.
2907          */
2908         if (likely(!alloc_harder))
2909                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2910         else
2911                 min -= min / 4;
2912
2913 #ifdef CONFIG_CMA
2914         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2915         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2916                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2917 #endif
2918
2919         /*
2920          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2921          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2922          * even if a suitable page happened to be free.
2923          */
2924         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2925                 return false;
2926
2927         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2928         if (!order)
2929                 return true;
2930
2931         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2932         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2933                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2934                 int mt;
2935
2936                 if (!area->nr_free)
2937                         continue;
2938
2939                 if (alloc_harder)
2940                         return true;
2941
2942                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2943                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2944                                 return true;
2945                 }
2946
2947 #ifdef CONFIG_CMA
2948                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2949                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2950                         return true;
2951                 }
2952 #endif
2953         }
2954         return false;
2955 }
2956
2957 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2958                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2959 {
2960         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2961                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2962 }
2963
2964 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2965                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2966 {
2967         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2968         long cma_pages = 0;
2969
2970 #ifdef CONFIG_CMA
2971         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2972         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2973                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2974 #endif
2975
2976         /*
2977          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2978          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2979          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2980          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2981          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2982          */
2983         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2984                 return true;
2985
2986         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2987                                         free_pages);
2988 }
2989
2990 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2991                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2992 {
2993         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2994
2995         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2996                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2997
2998         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2999                                                                 free_pages);
3000 }
3001
3002 #ifdef CONFIG_NUMA
3003 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3004 {
3005         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <=
3006                                 RECLAIM_DISTANCE;
3007 }
3008 #else   /* CONFIG_NUMA */
3009 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
3010 {
3011         return true;
3012 }
3013 #endif  /* CONFIG_NUMA */
3014
3015 /*
3016  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
3017  * a page.
3018  */
3019 static struct page *
3020 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
3021                                                 const struct alloc_context *ac)
3022 {
3023         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
3024         struct zone *zone;
3025         struct pglist_data *last_pgdat_dirty_limit = NULL;
3026
3027         /*
3028          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
3029          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
3030          */
3031         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3032                                                                 ac->nodemask) {
3033                 struct page *page;
3034                 unsigned long mark;
3035
3036                 if (cpusets_enabled() &&
3037                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
3038                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
3039                                 continue;
3040                 /*
3041                  * When allocating a page cache page for writing, we
3042                  * want to get it from a node that is within its dirty
3043                  * limit, such that no single node holds more than its
3044                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
3045                  * The dirty limits take into account the node's
3046                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
3047                  * should be able to balance it without having to
3048                  * write pages from its LRU list.
3049                  *
3050                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
3051                  * exceed the per-node dirty limit in the slowpath
3052                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
3053                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
3054                  * nodes are together not big enough to reach the
3055                  * global limit.  The proper fix for these situations
3056                  * will require awareness of nodes in the
3057                  * dirty-throttling and the flusher threads.
3058                  */
3059                 if (ac->spread_dirty_pages) {
3060                         if (last_pgdat_dirty_limit == zone->zone_pgdat)
3061                                 continue;
3062
3063                         if (!node_dirty_ok(zone->zone_pgdat)) {
3064                                 last_pgdat_dirty_limit = zone->zone_pgdat;
3065                                 continue;
3066                         }
3067                 }
3068
3069                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
3070                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
3071                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
3072                         int ret;
3073
3074                         /* Checked here to keep the fast path fast */
3075                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
3076                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
3077                                 goto try_this_zone;
3078
3079                         if (node_reclaim_mode == 0 ||
3080                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
3081                                 continue;
3082
3083                         ret = node_reclaim(zone->zone_pgdat, gfp_mask, order);
3084                         switch (ret) {
3085                         case NODE_RECLAIM_NOSCAN:
3086                                 /* did not scan */
3087                                 continue;
3088                         case NODE_RECLAIM_FULL:
3089                                 /* scanned but unreclaimable */
3090                                 continue;
3091                         default:
3092                                 /* did we reclaim enough */
3093                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
3094                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3095                                         goto try_this_zone;
3096
3097                                 continue;
3098                         }
3099                 }
3100
3101 try_this_zone:
3102                 page = rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
3103                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
3104                 if (page) {
3105                         prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags);
3106
3107                         /*
3108                          * If this is a high-order atomic allocation then check
3109                          * if the pageblock should be reserved for the future
3110                          */
3111                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
3112                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
3113
3114                         return page;
3115                 }
3116         }
3117
3118         return NULL;
3119 }
3120
3121 /*
3122  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
3123  * meminfo in irq context.
3124  */
3125 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
3126 {
3127         bool ret = false;
3128
3129 #if NODES_SHIFT > 8
3130         ret = in_interrupt();
3131 #endif
3132         return ret;
3133 }
3134
3135 static void warn_alloc_show_mem(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3136 {
3137         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3138         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(show_mem_rs, HZ, 1);
3139
3140         if (should_suppress_show_mem() || !__ratelimit(&show_mem_rs))
3141                 return;
3142
3143         /*
3144          * This documents exceptions given to allocations in certain
3145          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3146          * of allowed nodes.
3147          */
3148         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3149                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3150                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3151                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3152         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3153                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3154
3155         show_mem(filter, nodemask);
3156 }
3157
3158 void warn_alloc(gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask, const char *fmt, ...)
3159 {
3160         struct va_format vaf;
3161         va_list args;
3162         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs, DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
3163                                       DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
3164
3165         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs))
3166                 return;
3167
3168         pr_warn("%s: ", current->comm);
3169
3170         va_start(args, fmt);
3171         vaf.fmt = fmt;
3172         vaf.va = &args;
3173         pr_cont("%pV", &vaf);
3174         va_end(args);
3175
3176         pr_cont(", mode:%#x(%pGg), nodemask=", gfp_mask, &gfp_mask);
3177         if (nodemask)
3178                 pr_cont("%*pbl\n", nodemask_pr_args(nodemask));
3179         else
3180                 pr_cont("(null)\n");
3181
3182         cpuset_print_current_mems_allowed();
3183
3184         dump_stack();
3185         warn_alloc_show_mem(gfp_mask, nodemask);
3186 }
3187
3188 static inline struct page *
3189 __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3190                               unsigned int alloc_flags,
3191                               const struct alloc_context *ac)
3192 {
3193         struct page *page;
3194
3195         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3196                         alloc_flags|ALLOC_CPUSET, ac);
3197         /*
3198          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3199          * are depleted
3200          */
3201         if (!page)
3202                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3203                                 alloc_flags, ac);
3204
3205         return page;
3206 }
3207
3208 static inline struct page *
3209 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3210         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3211 {
3212         struct oom_control oc = {
3213                 .zonelist = ac->zonelist,
3214                 .nodemask = ac->nodemask,
3215                 .memcg = NULL,
3216                 .gfp_mask = gfp_mask,
3217                 .order = order,
3218         };
3219         struct page *page;
3220
3221         *did_some_progress = 0;
3222
3223         /*
3224          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3225          * making progress for us.
3226          */
3227         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3228                 *did_some_progress = 1;
3229                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3230                 return NULL;
3231         }
3232
3233         /*
3234          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3235          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3236          * we're still under heavy pressure.
3237          */
3238         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3239                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3240         if (page)
3241                 goto out;
3242
3243         /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3244         if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3245                 goto out;
3246         /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3247         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3248                 goto out;
3249         /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3250         if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3251                 goto out;
3252         if (pm_suspended_storage())
3253                 goto out;
3254         /*
3255          * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3256          * other request to make a forward progress.
3257          * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3258          * do much for this context but let's try it to at least get
3259          * access to memory reserved if the current task is killed (see
3260          * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3261          * failures more gracefully we should just bail out here.
3262          */
3263
3264         /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3265         if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3266                 goto out;
3267
3268         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3269         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3270                 *did_some_progress = 1;
3271
3272                 /*
3273                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3274                  * reserves
3275                  */
3276                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
3277                         page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order,
3278                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3279         }
3280 out:
3281         mutex_unlock(&oom_lock);
3282         return page;
3283 }
3284
3285 /*
3286  * Maximum number of compaction retries wit a progress before OOM
3287  * killer is consider as the only way to move forward.
3288  */
3289 #define MAX_COMPACT_RETRIES 16
3290
3291 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3292 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3293 static struct page *
3294 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3295                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3296                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3297 {
3298         struct page *page;
3299         unsigned int noreclaim_flag;
3300
3301         if (!order)
3302                 return NULL;
3303
3304         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3305         *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3306                                                                         prio);
3307         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3308
3309         if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)
3310                 return NULL;
3311
3312         /*
3313          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3314          * count a compaction stall
3315          */
3316         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3317
3318         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3319
3320         if (page) {
3321                 struct zone *zone = page_zone(page);
3322
3323                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3324                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3325                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3326                 return page;
3327         }
3328
3329         /*
3330          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3331          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3332          */
3333         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3334
3335         cond_resched();
3336
3337         return NULL;
3338 }
3339
3340 static inline bool
3341 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, int order, int alloc_flags,
3342                      enum compact_result compact_result,
3343                      enum compact_priority *compact_priority,
3344                      int *compaction_retries)
3345 {
3346         int max_retries = MAX_COMPACT_RETRIES;
3347         int min_priority;
3348         bool ret = false;
3349         int retries = *compaction_retries;
3350         enum compact_priority priority = *compact_priority;
3351
3352         if (!order)
3353                 return false;
3354
3355         if (compaction_made_progress(compact_result))
3356                 (*compaction_retries)++;
3357
3358         /*
3359          * compaction considers all the zone as desperately out of memory
3360          * so it doesn't really make much sense to retry except when the
3361          * failure could be caused by insufficient priority
3362          */
3363         if (compaction_failed(compact_result))
3364                 goto check_priority;
3365
3366         /*
3367          * make sure the compaction wasn't deferred or didn't bail out early
3368          * due to locks contention before we declare that we should give up.
3369          * But do not retry if the given zonelist is not suitable for
3370          * compaction.
3371          */
3372         if (compaction_withdrawn(compact_result)) {
3373                 ret = compaction_zonelist_suitable(ac, order, alloc_flags);
3374                 goto out;
3375         }
3376
3377         /*
3378          * !costly requests are much more important than __GFP_REPEAT
3379          * costly ones because they are de facto nofail and invoke OOM
3380          * killer to move on while costly can fail and users are ready
3381          * to cope with that. 1/4 retries is rather arbitrary but we
3382          * would need much more detailed feedback from compaction to
3383          * make a better decision.
3384          */
3385         if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3386                 max_retries /= 4;
3387         if (*compaction_retries <= max_retries) {
3388                 ret = true;
3389                 goto out;
3390         }
3391
3392         /*
3393          * Make sure there are attempts at the highest priority if we exhausted
3394          * all retries or failed at the lower priorities.
3395          */
3396 check_priority:
3397         min_priority = (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ?
3398                         MIN_COMPACT_COSTLY_PRIORITY : MIN_COMPACT_PRIORITY;
3399
3400         if (*compact_priority > min_priority) {
3401                 (*compact_priority)--;
3402                 *compaction_retries = 0;
3403                 ret = true;
3404         }
3405 out:
3406         trace_compact_retry(order, priority, compact_result, retries, max_retries, ret);
3407         return ret;
3408 }
3409 #else
3410 static inline struct page *
3411 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3412                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3413                 enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result)
3414 {
3415         *compact_result = COMPACT_SKIPPED;
3416         return NULL;
3417 }
3418
3419 static inline bool
3420 should_compact_retry(struct alloc_context *ac, unsigned int order, int alloc_flags,
3421                      enum compact_result compact_result,
3422                      enum compact_priority *compact_priority,
3423                      int *compaction_retries)
3424 {
3425         struct zone *zone;
3426         struct zoneref *z;
3427
3428         if (!order || order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3429                 return false;
3430
3431         /*
3432          * There are setups with compaction disabled which would prefer to loop
3433          * inside the allocator rather than hit the oom killer prematurely.
3434          * Let's give them a good hope and keep retrying while the order-0
3435          * watermarks are OK.
3436          */
3437         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3438                                         ac->nodemask) {
3439                 if (zone_watermark_ok(zone, 0, min_wmark_pages(zone),
3440                                         ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
3441                         return true;
3442         }
3443         return false;
3444 }
3445 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3446
3447 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3448 static int
3449 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3450                                         const struct alloc_context *ac)
3451 {
3452         struct reclaim_state reclaim_state;
3453         int progress;
3454         unsigned int noreclaim_flag;
3455
3456         cond_resched();
3457
3458         /* We now go into synchronous reclaim */
3459         cpuset_memory_pressure_bump();
3460         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3461         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3462         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3463         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3464
3465         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3466                                                                 ac->nodemask);
3467
3468         current->reclaim_state = NULL;
3469         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3470         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3471
3472         cond_resched();
3473
3474         return progress;
3475 }
3476
3477 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3478 static inline struct page *
3479 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3480                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3481                 unsigned long *did_some_progress)
3482 {
3483         struct page *page = NULL;
3484         bool drained = false;
3485
3486         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3487         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3488                 return NULL;
3489
3490 retry:
3491         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3492
3493         /*
3494          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3495          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3496          * Shrink them them and try again
3497          */
3498         if (!page && !drained) {
3499                 unreserve_highatomic_pageblock(ac, false);
3500                 drain_all_pages(NULL);
3501                 drained = true;
3502                 goto retry;
3503         }
3504
3505         return page;
3506 }
3507
3508 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3509 {
3510         struct zoneref *z;
3511         struct zone *zone;
3512         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
3513
3514         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3515                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask) {
3516                 if (last_pgdat != zone->zone_pgdat)
3517                         wakeup_kswapd(zone, order, ac->high_zoneidx);
3518                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3519         }
3520 }
3521
3522 static inline unsigned int
3523 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3524 {
3525         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3526
3527         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3528         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3529
3530         /*
3531          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3532          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3533          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3534          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3535          */
3536         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3537
3538         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3539                 /*
3540                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3541                  * if it can't schedule.
3542                  */
3543                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3544                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3545                 /*
3546                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3547                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3548                  */
3549                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3550         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3551                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3552
3553 #ifdef CONFIG_CMA
3554         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3555                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3556 #endif
3557         return alloc_flags;
3558 }
3559
3560 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3561 {
3562         if (unlikely(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3563                 return false;
3564
3565         if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3566                 return true;
3567         if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3568                 return true;
3569         if (!in_interrupt() &&
3570                         ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3571                          unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3572                 return true;
3573
3574         return false;
3575 }
3576
3577 /*
3578  * Checks whether it makes sense to retry the reclaim to make a forward progress
3579  * for the given allocation request.
3580  *
3581  * We give up when we either have tried MAX_RECLAIM_RETRIES in a row
3582  * without success, or when we couldn't even meet the watermark if we
3583  * reclaimed all remaining pages on the LRU lists.
3584  *
3585  * Returns true if a retry is viable or false to enter the oom path.
3586  */
3587 static inline bool
3588 should_reclaim_retry(gfp_t gfp_mask, unsigned order,
3589                      struct alloc_context *ac, int alloc_flags,
3590                      bool did_some_progress, int *no_progress_loops)
3591 {
3592         struct zone *zone;
3593         struct zoneref *z;
3594
3595         /*
3596          * Costly allocations might have made a progress but this doesn't mean
3597          * their order will become available due to high fragmentation so
3598          * always increment the no progress counter for them
3599          */
3600         if (did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3601                 *no_progress_loops = 0;
3602         else
3603                 (*no_progress_loops)++;
3604
3605         /*
3606          * Make sure we converge to OOM if we cannot make any progress
3607          * several times in the row.
3608          */
3609         if (*no_progress_loops > MAX_RECLAIM_RETRIES) {
3610                 /* Before OOM, exhaust highatomic_reserve */
3611                 return unreserve_highatomic_pageblock(ac, true);
3612         }
3613
3614         /*
3615          * Keep reclaiming pages while there is a chance this will lead
3616          * somewhere.  If none of the target zones can satisfy our allocation
3617          * request even if all reclaimable pages are considered then we are
3618          * screwed and have to go OOM.
3619          */
3620         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
3621                                         ac->nodemask) {
3622                 unsigned long available;
3623                 unsigned long reclaimable;
3624                 unsigned long min_wmark = min_wmark_pages(zone);
3625                 bool wmark;
3626
3627                 available = reclaimable = zone_reclaimable_pages(zone);
3628                 available += zone_page_state_snapshot(zone, NR_FREE_PAGES);
3629
3630                 /*
3631                  * Would the allocation succeed if we reclaimed all
3632                  * reclaimable pages?
3633                  */
3634                 wmark = __zone_watermark_ok(zone, order, min_wmark,
3635                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags, available);
3636                 trace_reclaim_retry_zone(z, order, reclaimable,
3637                                 available, min_wmark, *no_progress_loops, wmark);
3638                 if (wmark) {
3639                         /*
3640                          * If we didn't make any progress and have a lot of
3641                          * dirty + writeback pages then we should wait for
3642                          * an IO to complete to slow down the reclaim and
3643                          * prevent from pre mature OOM
3644                          */
3645                         if (!did_some_progress) {
3646                                 unsigned long write_pending;
3647
3648                                 write_pending = zone_page_state_snapshot(zone,
3649                                                         NR_ZONE_WRITE_PENDING);
3650
3651                                 if (2 * write_pending > reclaimable) {
3652                                         congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
3653                                         return true;
3654                                 }
3655                         }
3656
3657                         /*
3658                          * Memory allocation/reclaim might be called from a WQ
3659                          * context and the current implementation of the WQ
3660                          * concurrency control doesn't recognize that
3661                          * a particular WQ is congested if the worker thread is
3662                          * looping without ever sleeping. Therefore we have to
3663                          * do a short sleep here rather than calling
3664                          * cond_resched().
3665                          */
3666                         if (current->flags & PF_WQ_WORKER)
3667                                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3668                         else
3669                                 cond_resched();
3670
3671                         return true;
3672                 }
3673         }
3674
3675         return false;
3676 }
3677
3678 static inline struct page *
3679 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3680                                                 struct alloc_context *ac)
3681 {
3682         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3683         const bool costly_order = order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;
3684         struct page *page = NULL;
3685         unsigned int alloc_flags;
3686         unsigned long did_some_progress;
3687         enum compact_priority compact_priority;
3688         enum compact_result compact_result;
3689         int compaction_retries;
3690         int no_progress_loops;
3691         unsigned long alloc_start = jiffies;
3692         unsigned int stall_timeout = 10 * HZ;
3693         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3694
3695         /*
3696          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3697          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3698          * be using allocators in order of preference for an area that is
3699          * too large.
3700          */
3701         if (order >= MAX_ORDER) {
3702                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3703                 return NULL;
3704         }
3705
3706         /*
3707          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3708          * callers that are not in atomic context.
3709          */
3710         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3711                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3712                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3713
3714 retry_cpuset:
3715         compaction_retries = 0;
3716         no_progress_loops = 0;
3717         compact_priority = DEF_COMPACT_PRIORITY;
3718         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3719
3720         /*
3721          * The fast path uses conservative alloc_flags to succeed only until
3722          * kswapd needs to be woken up, and to avoid the cost of setting up
3723          * alloc_flags precisely. So we do that now.
3724          */
3725         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3726
3727         /*
3728          * We need to recalculate the starting point for the zonelist iterator
3729          * because we might have used different nodemask in the fast path, or
3730          * there was a cpuset modification and we are retrying - otherwise we
3731          * could end up iterating over non-eligible zones endlessly.
3732          */
3733         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3734                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3735         if (!ac->preferred_zoneref->zone)
3736                 goto nopage;
3737
3738         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3739                 wake_all_kswapds(order, ac);
3740
3741         /*
3742          * The adjusted alloc_flags might result in immediate success, so try
3743          * that first
3744          */
3745         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3746         if (page)
3747                 goto got_pg;
3748
3749         /*
3750          * For costly allocations, try direct compaction first, as it's likely
3751          * that we have enough base pages and don't need to reclaim. For non-
3752          * movable high-order allocations, do that as well, as compaction will
3753          * try prevent permanent fragmentation by migrating from blocks of the
3754          * same migratetype.
3755          * Don't try this for allocations that are allowed to ignore
3756          * watermarks, as the ALLOC_NO_WATERMARKS attempt didn't yet happen.
3757          */
3758         if (can_direct_reclaim &&
3759                         (costly_order ||
3760                            (order > 0 && ac->migratetype != MIGRATE_MOVABLE))
3761                         && !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {
3762                 page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,
3763                                                 alloc_flags, ac,
3764                                                 INIT_COMPACT_PRIORITY,
3765                                                 &compact_result);
3766                 if (page)
3767                         goto got_pg;
3768
3769                 /*
3770                  * Checks for costly allocations with __GFP_NORETRY, which
3771                  * includes THP page fault allocations
3772                  */
3773                 if (costly_order && (gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
3774                         /*
3775                          * If compaction is deferred for high-order allocations,
3776                          * it is because sync compaction recently failed. If
3777                          * this is the case and the caller requested a THP
3778                          * allocation, we do not want to heavily disrupt the
3779                          * system, so we fail the allocation instead of entering
3780                          * direct reclaim.
3781                          */
3782                         if (compact_result == COMPACT_DEFERRED)
3783                                 goto nopage;
3784
3785                         /*
3786                          * Looks like reclaim/compaction is worth trying, but
3787                          * sync compaction could be very expensive, so keep
3788                          * using async compaction.
3789                          */
3790                         compact_priority = INIT_COMPACT_PRIORITY;
3791                 }
3792         }
3793
3794 retry:
3795         /* Ensure kswapd doesn't accidentally go to sleep as long as we loop */
3796         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3797                 wake_all_kswapds(order, ac);
3798
3799         if (gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask))
3800                 alloc_flags = ALLOC_NO_WATERMARKS;
3801
3802         /*
3803          * Reset the zonelist iterators if memory policies can be ignored.
3804          * These allocations are high priority and system rather than user
3805          * orientated.
3806          */
3807         if (!(alloc_flags & ALLOC_CPUSET) || (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
3808                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3809                 ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3810                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
3811         }
3812
3813         /* Attempt with potentially adjusted zonelist and alloc_flags */
3814         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);
3815         if (page)
3816                 goto got_pg;
3817
3818         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3819         if (!can_direct_reclaim)
3820                 goto nopage;
3821
3822         /* Make sure we know about allocations which stall for too long */
3823         if (time_after(jiffies, alloc_start + stall_timeout)) {
3824                 warn_alloc(gfp_mask & ~__GFP_NOWARN, ac->nodemask,
3825                         "page allocation stalls for %ums, order:%u",
3826                         jiffies_to_msecs(jiffies-alloc_start), order);
3827                 stall_timeout += 10 * HZ;
3828         }
3829
3830         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3831         if (current->flags & PF_MEMALLOC)
3832                 goto nopage;
3833
3834         /* Try direct reclaim and then allocating */
3835         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3836                                                         &did_some_progress);
3837         if (page)
3838                 goto got_pg;
3839
3840         /* Try direct compaction and then allocating */
3841         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3842                                         compact_priority, &compact_result);
3843         if (page)
3844                 goto got_pg;
3845
3846         /* Do not loop if specifically requested */
3847         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3848                 goto nopage;
3849
3850         /*
3851          * Do not retry costly high order allocations unless they are
3852          * __GFP_REPEAT
3853          */
3854         if (costly_order && !(gfp_mask & __GFP_REPEAT))
3855                 goto nopage;
3856
3857         if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,
3858                                  did_some_progress > 0, &no_progress_loops))
3859                 goto retry;
3860
3861         /*
3862          * It doesn't make any sense to retry for the compaction if the order-0
3863          * reclaim is not able to make any progress because the current
3864          * implementation of the compaction depends on the sufficient amount
3865          * of free memory (see __compaction_suitable)
3866          */
3867         if (did_some_progress > 0 &&
3868                         should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,
3869                                 compact_result, &compact_priority,
3870                                 &compaction_retries))
3871                 goto retry;
3872
3873         /*
3874          * It's possible we raced with cpuset update so the OOM would be
3875          * premature (see below the nopage: label for full explanation).
3876          */
3877         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3878                 goto retry_cpuset;
3879
3880         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3881         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3882         if (page)
3883                 goto got_pg;
3884
3885         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3886         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) &&
3887             (alloc_flags == ALLOC_NO_WATERMARKS ||
3888              (gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)))
3889                 goto nopage;
3890
3891         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3892         if (did_some_progress) {
3893                 no_progress_loops = 0;
3894                 goto retry;
3895         }
3896
3897 nopage:
3898         /*
3899          * When updating a task's mems_allowed or mempolicy nodemask, it is
3900          * possible to race with parallel threads in such a way that our
3901          * allocation can fail while the mask is being updated. If we are about
3902          * to fail, check if the cpuset changed during allocation and if so,
3903          * retry.
3904          */
3905         if (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))
3906                 goto retry_cpuset;
3907
3908         /*
3909          * Make sure that __GFP_NOFAIL request doesn't leak out and make sure
3910          * we always retry
3911          */
3912         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3913                 /*
3914                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3915                  * of any new users that actually require GFP_NOWAIT
3916                  */
3917                 if (WARN_ON_ONCE(!can_direct_reclaim))
3918                         goto fail;
3919
3920                 /*
3921                  * PF_MEMALLOC request from this context is rather bizarre
3922                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3923                  * for somebody to do a work for us
3924                  */
3925                 WARN_ON_ONCE(current->flags & PF_MEMALLOC);
3926
3927                 /*
3928                  * non failing costly orders are a hard requirement which we
3929                  * are not prepared for much so let's warn about these users
3930                  * so that we can identify them and convert them to something
3931                  * else.
3932                  */
3933                 WARN_ON_ONCE(order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
3934
3935                 /*
3936                  * Help non-failing allocations by giving them access to memory
3937                  * reserves but do not use ALLOC_NO_WATERMARKS because this
3938                  * could deplete whole memory reserves which would just make
3939                  * the situation worse
3940                  */
3941                 page = __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);
3942                 if (page)
3943                         goto got_pg;
3944
3945                 cond_resched();
3946                 goto retry;
3947         }
3948 fail:
3949         warn_alloc(gfp_mask, ac->nodemask,
3950                         "page allocation failure: order:%u", order);
3951 got_pg:
3952         return page;
3953 }
3954
3955 static inline bool prepare_alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3956                 struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask,
3957                 struct alloc_context *ac, gfp_t *alloc_mask,
3958                 unsigned int *alloc_flags)
3959 {
3960         ac->high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask);
3961         ac->zonelist = zonelist;
3962         ac->nodemask = nodemask;
3963         ac->migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask);
3964
3965         if (cpusets_enabled()) {
3966                 *alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3967                 if (!ac->nodemask)
3968                         ac->nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3969                 else
3970                         *alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3971         }
3972
3973         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3974
3975         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3976
3977         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3978                 return false;
3979
3980         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac->migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3981                 *alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3982
3983         return true;
3984 }
3985
3986 /* Determine whether to spread dirty pages and what the first usable zone */
3987 static inline void finalise_ac(gfp_t gfp_mask,
3988                 unsigned int order, struct alloc_context *ac)
3989 {
3990         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3991         ac->spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3992
3993         /*
3994          * The preferred zone is used for statistics but crucially it is
3995          * also used as the starting point for the zonelist iterator. It
3996          * may get reset for allocations that ignore memory policies.
3997          */
3998         ac->preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac->zonelist,
3999                                         ac->high_zoneidx, ac->nodemask);
4000 }
4001
4002 /*
4003  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
4004  */
4005 struct page *
4006 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
4007                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
4008 {
4009         struct page *page;
4010         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW;
4011         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
4012         struct alloc_context ac = { };
4013
4014         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
4015         if (!prepare_alloc_pages(gfp_mask, order, zonelist, nodemask, &ac, &alloc_mask, &alloc_flags))
4016                 return NULL;
4017
4018         finalise_ac(gfp_mask, order, &ac);
4019
4020         /* First allocation attempt */
4021         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
4022         if (likely(page))
4023                 goto out;
4024
4025         /*
4026          * Apply scoped allocation constraints. This is mainly about GFP_NOFS
4027          * resp. GFP_NOIO which has to be inherited for all allocation requests
4028          * from a particular context which has been marked by
4029          * memalloc_no{fs,io}_{save,restore}.
4030          */
4031         alloc_mask = current_gfp_context(gfp_mask);
4032         ac.spread_dirty_pages = false;
4033
4034         /*
4035          * Restore the original nodemask if it was potentially replaced with
4036          * &cpuset_current_mems_allowed to optimize the fast-path attempt.
4037          */
4038         if (unlikely(ac.nodemask != nodemask))
4039                 ac.nodemask = nodemask;
4040
4041         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
4042
4043 out:
4044         if (memcg_kmem_enabled() && (gfp_mask & __GFP_ACCOUNT) && page &&
4045             unlikely(memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0)) {
4046                 __free_pages(page, order);
4047                 page = NULL;
4048         }
4049
4050         if (kmemcheck_enabled && page)
4051                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
4052
4053         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
4054
4055         return page;
4056 }
4057 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
4058
4059 /*
4060  * Common helper functions.
4061  */
4062 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4063 {
4064         struct page *page;
4065
4066         /*
4067          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
4068          * a highmem page
4069          */
4070         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
4071
4072         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
4073         if (!page)
4074                 return 0;
4075         return (unsigned long) page_address(page);
4076 }
4077 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
4078
4079 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
4080 {
4081         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
4082 }
4083 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
4084
4085 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
4086 {
4087         if (put_page_testzero(page)) {
4088                 if (order == 0)
4089                         free_hot_cold_page(page, false);
4090                 else
4091                         __free_pages_ok(page, order);
4092         }
4093 }
4094
4095 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
4096
4097 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
4098 {
4099         if (addr != 0) {
4100                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
4101                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
4102         }
4103 }
4104
4105 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
4106
4107 /*
4108  * Page Fragment:
4109  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
4110  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
4111  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
4112  *
4113  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
4114  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
4115  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
4116  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
4117  */
4118 static struct page *__page_frag_cache_refill(struct page_frag_cache *nc,
4119                                              gfp_t gfp_mask)
4120 {
4121         struct page *page = NULL;
4122         gfp_t gfp = gfp_mask;
4123
4124 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4125         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
4126                     __GFP_NOMEMALLOC;
4127         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
4128                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
4129         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
4130 #endif
4131         if (unlikely(!page))
4132                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
4133
4134         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
4135
4136         return page;
4137 }
4138
4139 void __page_frag_cache_drain(struct page *page, unsigned int count)
4140 {
4141         VM_BUG_ON_PAGE(page_ref_count(page) == 0, page);
4142
4143         if (page_ref_sub_and_test(page, count)) {
4144                 unsigned int order = compound_order(page);
4145
4146                 if (order == 0)
4147                         free_hot_cold_page(page, false);
4148                 else
4149                         __free_pages_ok(page, order);
4150         }
4151 }
4152 EXPORT_SYMBOL(__page_frag_cache_drain);
4153
4154 void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc,
4155                       unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
4156 {
4157         unsigned int size = PAGE_SIZE;
4158         struct page *page;
4159         int offset;
4160
4161         if (unlikely(!nc->va)) {
4162 refill:
4163                 page = __page_frag_cache_refill(nc, gfp_mask);
4164                 if (!page)
4165                         return NULL;
4166
4167 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4168                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4169                 size = nc->size;
4170 #endif
4171                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
4172                  * This would break get_page_unless_zero() users.
4173                  */
4174                 page_ref_add(page, size - 1);
4175
4176                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4177                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
4178                 nc->pagecnt_bias = size;
4179                 nc->offset = size;
4180         }
4181
4182         offset = nc->offset - fragsz;
4183         if (unlikely(offset < 0)) {
4184                 page = virt_to_page(nc->va);
4185
4186                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
4187                         goto refill;
4188
4189 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
4190                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
4191                 size = nc->size;
4192 #endif
4193                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
4194                 set_page_count(page, size);
4195
4196                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
4197                 nc->pagecnt_bias = size;
4198                 offset = size - fragsz;
4199         }
4200
4201         nc->pagecnt_bias--;
4202         nc->offset = offset;
4203
4204         return nc->va + offset;
4205 }
4206 EXPORT_SYMBOL(page_frag_alloc);
4207
4208 /*
4209  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
4210  */
4211 void page_frag_free(void *addr)
4212 {
4213         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
4214
4215         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
4216                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
4217 }
4218 EXPORT_SYMBOL(page_frag_free);
4219
4220 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
4221                 size_t size)
4222 {
4223         if (addr) {
4224                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
4225                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
4226
4227                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
4228                 while (used < alloc_end) {
4229                         free_page(used);
4230                         used += PAGE_SIZE;
4231                 }
4232         }
4233         return (void *)addr;
4234 }
4235
4236 /**
4237  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
4238  * @size: the number of bytes to allocate
4239  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4240  *
4241  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
4242  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
4243  * allocate memory in power-of-two pages.
4244  *
4245  * This function is also limited by MAX_ORDER.
4246  *
4247  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
4248  */
4249 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
4250 {
4251         unsigned int order = get_order(size);
4252         unsigned long addr;
4253
4254         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
4255         return make_alloc_exact(addr, order, size);
4256 }
4257 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
4258
4259 /**
4260  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
4261  *                         pages on a node.
4262  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
4263  * @size: the number of bytes to allocate
4264  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
4265  *
4266  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
4267  * back.
4268  */
4269 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
4270 {
4271         unsigned int order = get_order(size);
4272         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
4273         if (!p)
4274                 return NULL;
4275         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
4276 }
4277
4278 /**
4279  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
4280  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
4281  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
4282  *
4283  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
4284  */
4285 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
4286 {
4287         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
4288         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
4289
4290         while (addr < end) {
4291                 free_page(addr);
4292                 addr += PAGE_SIZE;
4293         }
4294 }
4295 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
4296
4297 /**
4298  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
4299  * @offset: The zone index of the highest zone
4300  *
4301  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
4302  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
4303  * zone, the number of pages is calculated as:
4304  *
4305  *     nr_free_zone_pages = managed_pages - high_pages
4306  */
4307 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
4308 {
4309         struct zoneref *z;
4310         struct zone *zone;
4311
4312         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
4313         unsigned long sum = 0;
4314
4315         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
4316
4317         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
4318                 unsigned long size = zone->managed_pages;
4319                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
4320                 if (size > high)
4321                         sum += size - high;
4322         }
4323
4324         return sum;
4325 }
4326
4327 /**
4328  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
4329  *
4330  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
4331  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
4332  */
4333 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
4334 {
4335         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
4336 }
4337 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
4338
4339 /**
4340  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
4341  *
4342  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
4343  * high watermark within all zones.
4344  */
4345 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
4346 {
4347         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
4348 }
4349
4350 static inline void show_node(struct zone *zone)
4351 {
4352         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
4353                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
4354 }
4355
4356 long si_mem_available(void)
4357 {
4358         long available;
4359         unsigned long pagecache;
4360         unsigned long wmark_low = 0;
4361         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
4362         struct zone *zone;
4363         int lru;
4364
4365         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
4366                 pages[lru] = global_node_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
4367
4368         for_each_zone(zone)
4369                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
4370
4371         /*
4372          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
4373          * without causing swapping.
4374          */
4375         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
4376
4377         /*
4378          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
4379          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
4380          * low watermark worth of cache, needs to stay.
4381          */
4382         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
4383         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
4384         available += pagecache;
4385
4386         /*
4387          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
4388          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
4389          */
4390         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
4391                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
4392
4393         if (available < 0)
4394                 available = 0;
4395         return available;
4396 }
4397 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
4398
4399 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
4400 {
4401         val->totalram = totalram_pages;
4402         val->sharedram = global_node_page_state(NR_SHMEM);
4403         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
4404         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
4405         val->totalhigh = totalhigh_pages;
4406         val->freehigh = nr_free_highpages();
4407         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4408 }
4409
4410 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
4411
4412 #ifdef CONFIG_NUMA
4413 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
4414 {
4415         int zone_type;          /* needs to be signed */
4416         unsigned long managed_pages = 0;
4417         unsigned long managed_highpages = 0;
4418         unsigned long free_highpages = 0;
4419         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4420
4421         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
4422                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
4423         val->totalram = managed_pages;
4424         val->sharedram = node_page_state(pgdat, NR_SHMEM);
4425         val->freeram = sum_zone_node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4426 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4427         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4428                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4429
4430                 if (is_highmem(zone)) {
4431                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4432                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4433                 }
4434         }
4435         val->totalhigh = managed_highpages;
4436         val->freehigh = free_highpages;
4437 #else
4438         val->totalhigh = managed_highpages;
4439         val->freehigh = free_highpages;
4440 #endif
4441         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4442 }
4443 #endif
4444
4445 /*
4446  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4447  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4448  */
4449 static bool show_mem_node_skip(unsigned int flags, int nid, nodemask_t *nodemask)
4450 {
4451         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4452                 return false;
4453
4454         /*
4455          * no node mask - aka implicit memory numa policy. Do not bother with
4456          * the synchronization - read_mems_allowed_begin - because we do not
4457          * have to be precise here.
4458          */
4459         if (!nodemask)
4460                 nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
4461
4462         return !node_isset(nid, *nodemask);
4463 }
4464
4465 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4466
4467 static void show_migration_types(unsigned char type)
4468 {
4469         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4470                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4471                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4472                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4473                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4474 #ifdef CONFIG_CMA
4475                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4476 #endif
4477 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4478                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4479 #endif
4480         };
4481         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4482         char *p = tmp;
4483         int i;
4484
4485         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4486                 if (type & (1 << i))
4487                         *p++ = types[i];
4488         }
4489
4490         *p = '\0';
4491         printk(KERN_CONT "(%s) ", tmp);
4492 }
4493
4494 /*
4495  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4496  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4497  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4498  *
4499  * Bits in @filter:
4500  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4501  *   cpuset.
4502  */
4503 void show_free_areas(unsigned int filter, nodemask_t *nodemask)
4504 {
4505         unsigned long free_pcp = 0;
4506         int cpu;
4507         struct zone *zone;
4508         pg_data_t *pgdat;
4509
4510         for_each_populated_zone(zone) {
4511                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4512                         continue;
4513
4514                 for_each_online_cpu(cpu)
4515                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4516         }
4517
4518         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4519                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4520                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4521                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4522                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4523                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4524                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4525                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4526                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4527                 global_node_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4528                 global_node_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4529                 global_node_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4530                 global_node_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4531                 global_node_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4532                 global_node_page_state(NR_WRITEBACK),
4533                 global_node_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4534                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4535                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4536                 global_node_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4537                 global_node_page_state(NR_SHMEM),
4538                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4539                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4540                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4541                 free_pcp,
4542                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4543
4544         for_each_online_pgdat(pgdat) {
4545                 if (show_mem_node_skip(filter, pgdat->node_id, nodemask))
4546                         continue;
4547
4548                 printk("Node %d"
4549                         " active_anon:%lukB"
4550                         " inactive_anon:%lukB"
4551                         " active_file:%lukB"
4552                         " inactive_file:%lukB"
4553                         " unevictable:%lukB"
4554                         " isolated(anon):%lukB"
4555                         " isolated(file):%lukB"
4556                         " mapped:%lukB"
4557                         " dirty:%lukB"
4558                         " writeback:%lukB"
4559                         " shmem:%lukB"
4560 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4561                         " shmem_thp: %lukB"
4562                         " shmem_pmdmapped: %lukB"
4563                         " anon_thp: %lukB"
4564 #endif
4565                         " writeback_tmp:%lukB"
4566                         " unstable:%lukB"
4567                         " all_unreclaimable? %s"
4568                         "\n",
4569                         pgdat->node_id,
4570                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_ANON)),
4571                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON)),
4572                         K(node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE)),
4573                         K(node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE)),
4574                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNEVICTABLE)),
4575                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON)),
4576                         K(node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE)),
4577                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED)),
4578                         K(node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY)),
4579                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK)),
4580                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM)),
4581 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
4582                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4583                         K(node_page_state(pgdat, NR_SHMEM_PMDMAPPED)
4584                                         * HPAGE_PMD_NR),
4585                         K(node_page_state(pgdat, NR_ANON_THPS) * HPAGE_PMD_NR),
4586 #endif
4587                         K(node_page_state(pgdat, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4588                         K(node_page_state(pgdat, NR_UNSTABLE_NFS)),
4589                         pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ?
4590                                 "yes" : "no");
4591         }
4592
4593         for_each_populated_zone(zone) {
4594                 int i;
4595
4596                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4597                         continue;
4598
4599                 free_pcp = 0;
4600                 for_each_online_cpu(cpu)
4601                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4602
4603                 show_node(zone);
4604                 printk(KERN_CONT
4605                         "%s"
4606                         " free:%lukB"
4607                         " min:%lukB"
4608                         " low:%lukB"
4609                         " high:%lukB"
4610                         " active_anon:%lukB"
4611                         " inactive_anon:%lukB"
4612                         " active_file:%lukB"
4613                         " inactive_file:%lukB"
4614                         " unevictable:%lukB"
4615                         " writepending:%lukB"
4616                         " present:%lukB"
4617                         " managed:%lukB"
4618                         " mlocked:%lukB"
4619                         " slab_reclaimable:%lukB"
4620                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4621                         " kernel_stack:%lukB"
4622                         " pagetables:%lukB"
4623                         " bounce:%lukB"
4624                         " free_pcp:%lukB"
4625                         " local_pcp:%ukB"
4626                         " free_cma:%lukB"
4627                         "\n",
4628                         zone->name,
4629                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4630                         K(min_wmark_pages(zone)),
4631                         K(low_wmark_pages(zone)),
4632                         K(high_wmark_pages(zone)),
4633                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON)),
4634                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON)),
4635                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE)),
4636                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE)),
4637                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_UNEVICTABLE)),
4638                         K(zone_page_state(zone, NR_ZONE_WRITE_PENDING)),
4639                         K(zone->present_pages),
4640                         K(zone->managed_pages),
4641                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4642                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4643                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4644                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK_KB),
4645                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4646                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4647                         K(free_pcp),
4648                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4649                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)));
4650                 printk("lowmem_reserve[]:");
4651                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4652                         printk(KERN_CONT " %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4653                 printk(KERN_CONT "\n");
4654         }
4655
4656         for_each_populated_zone(zone) {
4657                 unsigned int order;
4658                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4659                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4660
4661                 if (show_mem_node_skip(filter, zone_to_nid(zone), nodemask))
4662                         continue;
4663                 show_node(zone);
4664                 printk(KERN_CONT "%s: ", zone->name);
4665
4666                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4667                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4668                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4669                         int type;
4670
4671                         nr[order] = area->nr_free;
4672                         total += nr[order] << order;
4673
4674                         types[order] = 0;
4675                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4676                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4677                                         types[order] |= 1 << type;
4678                         }
4679                 }
4680                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4681                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4682                         printk(KERN_CONT "%lu*%lukB ",
4683                                nr[order], K(1UL) << order);
4684                         if (nr[order])
4685                                 show_migration_types(types[order]);
4686                 }
4687                 printk(KERN_CONT "= %lukB\n", K(total));
4688         }
4689
4690         hugetlb_show_meminfo();
4691
4692         printk("%ld total pagecache pages\n", global_node_page_state(NR_FILE_PAGES));
4693
4694         show_swap_cache_info();
4695 }
4696
4697 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4698 {
4699         zoneref->zone = zone;
4700         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4701 }
4702
4703 /*
4704  * Builds allocation fallback zone lists.
4705  *
4706  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4707  */
4708 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4709                                 int nr_zones)
4710 {
4711         struct zone *zone;
4712         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4713
4714         do {
4715                 zone_type--;
4716                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4717                 if (managed_zone(zone)) {
4718                         zoneref_set_zone(zone,
4719                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4720                         check_highest_zone(zone_type);
4721                 }
4722         } while (zone_type);
4723
4724         return nr_zones;
4725 }
4726
4727
4728 /*
4729  *  zonelist_order:
4730  *  0 = automatic detection of better ordering.
4731  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4732  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4733  *
4734  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4735  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4736  */
4737 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4738 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4739 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4740
4741 /* zonelist order in the kernel.
4742  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4743  */
4744 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4745 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4746
4747
4748 #ifdef CONFIG_NUMA
4749 /* The value user specified ....changed by config */
4750 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4751 /* string for sysctl */
4752 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4753 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4754
4755 /*
4756  * interface for configure zonelist ordering.
4757  * command line option "numa_zonelist_order"
4758  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4759  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4760  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4761  */
4762
4763 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4764 {
4765         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4766                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4767         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4768                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4769         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4770                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4771         } else {
4772                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4773                 return -EINVAL;
4774         }
4775         return 0;
4776 }
4777
4778 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4779 {
4780         int ret;
4781
4782         if (!s)
4783                 return 0;
4784
4785         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4786         if (ret == 0)
4787                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4788
4789         return ret;
4790 }
4791 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4792
4793 /*
4794  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4795  */
4796 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4797                 void __user *buffer, size_t *length,
4798                 loff_t *ppos)
4799 {
4800         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4801         int ret;
4802         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4803
4804         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4805         if (write) {
4806                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4807                         ret = -EINVAL;
4808                         goto out;
4809                 }
4810                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4811         }
4812         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4813         if (ret)
4814                 goto out;
4815         if (write) {
4816                 int oldval = user_zonelist_order;
4817
4818                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4819                 if (ret) {
4820                         /*
4821                          * bogus value.  restore saved string
4822                          */
4823                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4824                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4825                         user_zonelist_order = oldval;
4826                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4827                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4828                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4829                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4830                 }
4831         }
4832 out:
4833         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4834         return ret;
4835 }
4836
4837
4838 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4839 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4840
4841 /**
4842  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4843  * @node: node whose fallback list we're appending
4844  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4845  *
4846  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4847  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4848  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4849  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4850  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4851  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4852  * on them otherwise.
4853  * It returns -1 if no node is found.
4854  */
4855 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4856 {
4857         int n, val;
4858         int min_val = INT_MAX;
4859         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4860         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4861
4862         /* Use the local node if we haven't already */
4863         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4864                 node_set(node, *used_node_mask);
4865                 return node;
4866         }
4867
4868         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4869
4870                 /* Don't want a node to appear more than once */
4871                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4872                         continue;
4873
4874                 /* Use the distance array to find the distance */
4875                 val = node_distance(node, n);
4876
4877                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4878                 val += (n < node);
4879
4880                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4881                 tmp = cpumask_of_node(n);
4882                 if (!cpumask_empty(tmp))
4883                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4884
4885                 /* Slight preference for less loaded node */
4886                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4887                 val += node_load[n];
4888
4889                 if (val < min_val) {
4890                         min_val = val;
4891                         best_node = n;
4892                 }
4893         }
4894
4895         if (best_node >= 0)
4896                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4897
4898         return best_node;
4899 }
4900
4901
4902 /*
4903  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4904  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4905  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4906  */
4907 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4908 {
4909         int j;
4910         struct zonelist *zonelist;
4911
4912         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4913         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4914                 ;
4915         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4916         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4917         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4918 }
4919
4920 /*
4921  * Build gfp_thisnode zonelists
4922  */
4923 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4924 {
4925         int j;
4926         struct zonelist *zonelist;
4927
4928         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_NOFALLBACK];
4929         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4930         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4931         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4932 }
4933
4934 /*
4935  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4936  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4937  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4938  * may still exist in local DMA zone.
4939  */
4940 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4941
4942 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4943 {
4944         int pos, j, node;
4945         int zone_type;          /* needs to be signed */
4946         struct zone *z;
4947         struct zonelist *zonelist;
4948
4949         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
4950         pos = 0;
4951         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4952                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4953                         node = node_order[j];
4954                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4955                         if (managed_zone(z)) {
4956                                 zoneref_set_zone(z,
4957                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4958                                 check_highest_zone(zone_type);
4959                         }
4960                 }
4961         }
4962         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4963         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4964 }
4965
4966 #if defined(CONFIG_64BIT)
4967 /*
4968  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4969  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4970  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4971  */
4972 static int default_zonelist_order(void)
4973 {
4974         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4975 }
4976 #else
4977 /*
4978  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4979  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4980  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4981  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4982  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4983  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4984  */
4985 static int default_zonelist_order(void)
4986 {
4987         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4988 }
4989 #endif /* CONFIG_64BIT */
4990
4991 static void set_zonelist_order(void)
4992 {
4993         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4994                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4995         else
4996                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4997 }
4998
4999 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5000 {
5001         int i, node, load;
5002         nodemask_t used_mask;
5003         int local_node, prev_node;
5004         struct zonelist *zonelist;
5005         unsigned int order = current_zonelist_order;
5006
5007         /* initialize zonelists */
5008         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
5009                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
5010                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
5011                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
5012         }
5013
5014         /* NUMA-aware ordering of nodes */
5015         local_node = pgdat->node_id;
5016         load = nr_online_nodes;
5017         prev_node = local_node;
5018         nodes_clear(used_mask);
5019
5020         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
5021         i = 0;
5022
5023         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
5024                 /*
5025                  * We don't want to pressure a particular node.
5026                  * So adding penalty to the first node in same
5027                  * distance group to make it round-robin.
5028                  */
5029                 if (node_distance(local_node, node) !=
5030                     node_distance(local_node, prev_node))
5031                         node_load[node] = load;
5032
5033                 prev_node = node;
5034                 load--;
5035                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
5036                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
5037                 else
5038                         node_order[i++] = node; /* remember order */
5039         }
5040
5041         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
5042                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
5043                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
5044         }
5045
5046         build_thisnode_zonelists(pgdat);
5047 }
5048
5049 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5050 /*
5051  * Return node id of node used for "local" allocations.
5052  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
5053  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
5054  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
5055  */
5056 int local_memory_node(int node)
5057 {
5058         struct zoneref *z;
5059
5060         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
5061                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
5062                                    NULL);
5063         return z->zone->node;
5064 }
5065 #endif
5066
5067 static void setup_min_unmapped_ratio(void);
5068 static void setup_min_slab_ratio(void);
5069 #else   /* CONFIG_NUMA */
5070
5071 static void set_zonelist_order(void)
5072 {
5073         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
5074 }
5075
5076 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
5077 {
5078         int node, local_node;
5079         enum zone_type j;
5080         struct zonelist *zonelist;
5081
5082         local_node = pgdat->node_id;
5083
5084         zonelist = &pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
5085         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
5086
5087         /*
5088          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
5089          * of all the other nodes.
5090          * We don't want to pressure a particular node, so when
5091          * building the zones for node N, we make sure that the
5092          * zones coming right after the local ones are those from
5093          * node N+1 (modulo N)
5094          */
5095         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
5096                 if (!node_online(node))
5097                         continue;
5098                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5099         }
5100         for (node = 0; node < local_node; node++) {
5101                 if (!node_online(node))
5102                         continue;
5103                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
5104         }
5105
5106         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
5107         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
5108 }
5109
5110 #endif  /* CONFIG_NUMA */
5111
5112 /*
5113  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
5114  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
5115  * that an item put on a list will immediately be handed over to
5116  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
5117  * with interrupts disabled.
5118  *
5119  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
5120  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
5121  * hotplugged processors.
5122  *
5123  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
5124  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
5125  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
5126  */
5127 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
5128 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
5129 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
5130
5131 /*
5132  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
5133  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
5134  */
5135 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
5136
5137 /* return values int ....just for stop_machine() */
5138 static int __build_all_zonelists(void *data)
5139 {
5140         int nid;
5141         int cpu;
5142         pg_data_t *self = data;
5143
5144 #ifdef CONFIG_NUMA
5145         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
5146 #endif
5147
5148         if (self && !node_online(self->node_id)) {
5149                 build_zonelists(self);
5150         }
5151
5152         for_each_online_node(nid) {
5153                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5154
5155                 build_zonelists(pgdat);
5156         }
5157
5158         /*
5159          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
5160          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
5161          * each zone will be allocated later when the per cpu
5162          * allocator is available.
5163          *
5164          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
5165          * cpus if the system is already booted because the pagesets
5166          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
5167          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
5168          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
5169          * (a chicken-egg dilemma).
5170          */
5171         for_each_possible_cpu(cpu) {
5172                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
5173
5174 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
5175                 /*
5176                  * We now know the "local memory node" for each node--
5177                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
5178                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
5179                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
5180                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
5181                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
5182                  */
5183                 if (cpu_online(cpu))
5184                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
5185 #endif
5186         }
5187
5188         return 0;
5189 }
5190
5191 static noinline void __init
5192 build_all_zonelists_init(void)
5193 {
5194         __build_all_zonelists(NULL);
5195         mminit_verify_zonelist();
5196         cpuset_init_current_mems_allowed();
5197 }
5198
5199 /*
5200  * Called with zonelists_mutex held always
5201  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
5202  *
5203  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
5204  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
5205  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
5206  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
5207  */
5208 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
5209 {
5210         set_zonelist_order();
5211
5212         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
5213                 build_all_zonelists_init();
5214         } else {
5215 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
5216                 if (zone)
5217                         setup_zone_pageset(zone);
5218 #endif
5219                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
5220                    of zonelist */
5221                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
5222                 /* cpuset refresh routine should be here */
5223         }
5224         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
5225         /*
5226          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
5227          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
5228          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
5229          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
5230          * disabled and enable it later
5231          */
5232         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
5233                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
5234         else
5235                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
5236
5237         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
5238                 nr_online_nodes,
5239                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
5240                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
5241                 vm_total_pages);
5242 #ifdef CONFIG_NUMA
5243         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
5244 #endif
5245 }
5246
5247 /*
5248  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
5249  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
5250  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
5251  */
5252 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
5253                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
5254 {
5255         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
5256         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
5257         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5258         unsigned long pfn;
5259         unsigned long nr_initialised = 0;
5260 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5261         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
5262 #endif
5263
5264         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
5265                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
5266
5267         /*
5268          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
5269          * memory
5270          */
5271         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
5272                 start_pfn += altmap->reserve;
5273
5274         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
5275                 /*
5276                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
5277                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
5278                  */
5279                 if (context != MEMMAP_EARLY)
5280                         goto not_early;
5281
5282                 if (!early_pfn_valid(pfn)) {
5283 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5284                         /*
5285                          * Skip to the pfn preceding the next valid one (or
5286                          * end_pfn), such that we hit a valid pfn (or end_pfn)
5287                          * on our next iteration of the loop.
5288                          */
5289                         pfn = memblock_next_valid_pfn(pfn, end_pfn) - 1;
5290 #endif
5291                         continue;
5292                 }
5293                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
5294                         continue;
5295                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
5296                         break;
5297
5298 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5299                 /*
5300                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
5301                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
5302                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
5303                  */
5304                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
5305                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
5306                                 for_each_memblock(memory, tmp)
5307                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
5308                                                 break;
5309                                 r = tmp;
5310                         }
5311                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
5312                             memblock_is_mirror(r)) {
5313                                 /* already initialized as NORMAL */
5314                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
5315                                 continue;
5316                         }
5317                 }
5318 #endif
5319
5320 not_early:
5321                 /*
5322                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
5323                  * movable at startup. This will force kernel allocations
5324                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
5325                  * the address space during boot when many long-lived
5326                  * kernel allocations are made.
5327                  *
5328                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
5329                  * can be created for invalid pages (for alignment)
5330                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
5331                  * pfn out of zone.
5332                  */
5333                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
5334                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
5335
5336                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
5337                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
5338                 } else {
5339                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
5340                 }
5341         }
5342 }
5343
5344 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
5345 {
5346         unsigned int order, t;
5347         for_each_migratetype_order(order, t) {
5348                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
5349                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
5350         }
5351 }
5352
5353 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
5354 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
5355         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
5356 #endif
5357
5358 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
5359 {
5360 #ifdef CONFIG_MMU
5361         int batch;
5362
5363         /*
5364          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
5365          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
5366          *
5367          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
5368          */
5369         batch = zone->managed_pages / 1024;
5370         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
5371                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
5372         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
5373         if (batch < 1)
5374                 batch = 1;
5375
5376         /*
5377          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
5378          * of 2 value was found to be more likely to have
5379          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
5380          *
5381          * For example if 2 tasks are alternately allocating
5382          * batches of pages, one task can end up with a lot
5383          * of pages of one half of the possible page colors
5384          * and the other with pages of the other colors.
5385          */
5386         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
5387
5388         return batch;
5389
5390 #else
5391         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
5392          * conditions.
5393          *
5394          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5395          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5396          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5397          *
5398          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5399          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5400          * can be a significant delay between the individual batches being
5401          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5402          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5403          */
5404         return 0;
5405 #endif
5406 }
5407
5408 /*
5409  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5410  * ->batch must never be higher then ->high.
5411  * The following function updates them in a safe manner without read side
5412  * locking.
5413  *
5414  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5415  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5416  *
5417  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5418  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5419  * exist).
5420  */
5421 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5422                 unsigned long batch)
5423 {
5424        /* start with a fail safe value for batch */
5425         pcp->batch = 1;
5426         smp_wmb();
5427
5428        /* Update high, then batch, in order */
5429         pcp->high = high;
5430         smp_wmb();
5431
5432         pcp->batch = batch;
5433 }
5434
5435 /* a companion to pageset_set_high() */
5436 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5437 {
5438         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5439 }
5440
5441 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5442 {
5443         struct per_cpu_pages *pcp;
5444         int migratetype;
5445
5446         memset(p, 0, sizeof(*p));
5447
5448         pcp = &p->pcp;
5449         pcp->count = 0;
5450         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5451                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5452 }
5453
5454 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5455 {
5456         pageset_init(p);
5457         pageset_set_batch(p, batch);
5458 }
5459
5460 /*
5461  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5462  * to the value high for the pageset p.
5463  */
5464 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5465                                 unsigned long high)
5466 {
5467         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5468         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5469                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5470
5471         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5472 }
5473
5474 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5475                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5476 {
5477         if (percpu_pagelist_fraction)
5478                 pageset_set_high(pcp,
5479                         (zone->managed_pages /
5480                                 percpu_pagelist_fraction));
5481         else
5482                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5483 }
5484
5485 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5486 {
5487         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5488
5489         pageset_init(pcp);
5490         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5491 }
5492
5493 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5494 {
5495         int cpu;
5496         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5497         for_each_possible_cpu(cpu)
5498                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5499 }
5500
5501 /*
5502  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5503  * Before this call only boot pagesets were available.
5504  */
5505 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5506 {
5507         struct pglist_data *pgdat;
5508         struct zone *zone;
5509
5510         for_each_populated_zone(zone)
5511                 setup_zone_pageset(zone);
5512
5513         for_each_online_pgdat(pgdat)
5514                 pgdat->per_cpu_nodestats =
5515                         alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
5516 }
5517
5518 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5519 {
5520         /*
5521          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5522          * relies on the ability of the linker to provide the
5523          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5524          */
5525         zone->pageset = &boot_pageset;
5526
5527         if (populated_zone(zone))
5528                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5529                         zone->name, zone->present_pages,
5530                                          zone_batchsize(zone));
5531 }
5532
5533 void __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5534                                         unsigned long zone_start_pfn,
5535                                         unsigned long size)
5536 {
5537         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5538
5539         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5540
5541         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5542
5543         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5544                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5545                         pgdat->node_id,
5546                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5547                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5548
5549         zone_init_free_lists(zone);
5550         zone->initialized = 1;
5551 }
5552
5553 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5554 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5555
5556 /*
5557  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5558  */
5559 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5560                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5561 {
5562         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5563         int nid;
5564
5565         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5566                 return state->last_nid;
5567
5568         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5569         if (nid != -1) {
5570                 state->last_start = start_pfn;
5571                 state->last_end = end_pfn;
5572                 state->last_nid = nid;
5573         }
5574
5575         return nid;
5576 }
5577 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5578
5579 /**
5580  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5581  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5582  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5583  *
5584  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5585  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5586  * memblock_free_early_nid() manually.
5587  */
5588 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5589 {
5590         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5591         int i, this_nid;
5592
5593         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5594                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5595                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5596
5597                 if (start_pfn < end_pfn)
5598                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5599                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5600                                         this_nid);
5601         }
5602 }
5603
5604 /**
5605  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5606  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5607  *
5608  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5609  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5610  */
5611 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5612 {
5613         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5614         int i, this_nid;
5615
5616         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5617                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5618 }
5619
5620 /**
5621  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5622  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5623  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5624  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5625  *
5626  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5627  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5628  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5629  * PFNs will be 0.
5630  */
5631 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5632                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5633 {
5634         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5635         int i;
5636
5637         *start_pfn = -1UL;
5638         *end_pfn = 0;
5639
5640         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5641                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5642                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5643         }
5644
5645         if (*start_pfn == -1UL)
5646                 *start_pfn = 0;
5647 }
5648
5649 /*
5650  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5651  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5652  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5653  */
5654 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5655 {
5656         int zone_index;
5657         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5658                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5659                         continue;
5660
5661                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5662                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5663                         break;
5664         }
5665
5666         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5667         movable_zone = zone_index;
5668 }
5669
5670 /*
5671  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5672  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5673  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5674  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5675  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5676  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5677  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5678  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5679  */
5680 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5681                                         unsigned long zone_type,
5682                                         unsigned long node_start_pfn,
5683                                         unsigned long node_end_pfn,
5684                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5685                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5686 {
5687         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5688         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5689                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5690                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5691                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5692                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5693                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5694
5695                 /* Adjust for ZONE_MOVABLE starting within this range */
5696                 } else if (!mirrored_kernelcore &&
5697                         *zone_start_pfn < zone_movable_pfn[nid] &&
5698                         *zone_end_pfn > zone_movable_pfn[nid]) {
5699                         *zone_end_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5700
5701                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5702                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5703                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5704         }
5705 }
5706
5707 /*
5708  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5709  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5710  */
5711 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5712                                         unsigned long zone_type,
5713                                         unsigned long node_start_pfn,
5714                                         unsigned long node_end_pfn,
5715                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5716                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5717                                         unsigned long *ignored)
5718 {
5719         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5720         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5721                 return 0;
5722
5723         /* Get the start and end of the zone */
5724         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5725         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5726         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5727                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5728                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5729
5730         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5731         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5732                 return 0;
5733
5734         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5735         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5736         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5737
5738         /* Return the spanned pages */
5739         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5740 }
5741
5742 /*
5743  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5744  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5745  */
5746 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5747                                 unsigned long range_start_pfn,
5748                                 unsigned long range_end_pfn)
5749 {
5750         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5751         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5752         int i;
5753
5754         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5755                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5756                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5757                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5758         }
5759         return nr_absent;
5760 }
5761
5762 /**
5763  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5764  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5765  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5766  *
5767  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5768  */
5769 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5770                                                         unsigned long end_pfn)
5771 {
5772         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5773 }
5774
5775 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5776 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5777                                         unsigned long zone_type,
5778                                         unsigned long node_start_pfn,
5779                                         unsigned long node_end_pfn,
5780                                         unsigned long *ignored)
5781 {
5782         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5783         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5784         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5785         unsigned long nr_absent;
5786
5787         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5788         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5789                 return 0;
5790
5791         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5792         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5793
5794         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5795                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5796                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5797         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5798
5799         /*
5800          * ZONE_MOVABLE handling.
5801          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5802          * and vice versa.
5803          */
5804         if (mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid]) {
5805                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
5806                 struct memblock_region *r;
5807
5808                 for_each_memblock(memory, r) {
5809                         start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5810                                           zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5811                         end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5812                                         zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5813
5814                         if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5815                             memblock_is_mirror(r))
5816                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5817
5818                         if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5819                             !memblock_is_mirror(r))
5820                                 nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5821                 }
5822         }
5823
5824         return nr_absent;
5825 }
5826
5827 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5828 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5829                                         unsigned long zone_type,
5830                                         unsigned long node_start_pfn,
5831                                         unsigned long node_end_pfn,
5832                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5833                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5834                                         unsigned long *zones_size)
5835 {
5836         unsigned int zone;
5837
5838         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5839         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5840                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5841
5842         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5843
5844         return zones_size[zone_type];
5845 }
5846
5847 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5848                                                 unsigned long zone_type,
5849                                                 unsigned long node_start_pfn,
5850                                                 unsigned long node_end_pfn,
5851                                                 unsigned long *zholes_size)
5852 {
5853         if (!zholes_size)
5854                 return 0;
5855
5856         return zholes_size[zone_type];
5857 }
5858
5859 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5860
5861 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5862                                                 unsigned long node_start_pfn,
5863                                                 unsigned long node_end_pfn,
5864                                                 unsigned long *zones_size,
5865                                                 unsigned long *zholes_size)
5866 {
5867         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5868         enum zone_type i;
5869
5870         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5871                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5872                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5873                 unsigned long size, real_size;
5874
5875                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5876                                                   node_start_pfn,
5877                                                   node_end_pfn,
5878                                                   &zone_start_pfn,
5879                                                   &zone_end_pfn,
5880                                                   zones_size);
5881                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5882                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5883                                                   zholes_size);
5884                 if (size)
5885                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5886                 else
5887                         zone->zone_start_pfn = 0;
5888                 zone->spanned_pages = size;
5889                 zone->present_pages = real_size;
5890
5891                 totalpages += size;
5892                 realtotalpages += real_size;
5893         }
5894
5895         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5896         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5897         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5898                                                         realtotalpages);
5899 }
5900
5901 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5902 /*
5903  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5904  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5905  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5906  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5907  * bytes.
5908  */
5909 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5910 {
5911         unsigned long usemapsize;
5912
5913         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5914         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5915         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5916         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5917         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5918
5919         return usemapsize / 8;
5920 }
5921
5922 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5923                                 struct zone *zone,
5924                                 unsigned long zone_start_pfn,
5925                                 unsigned long zonesize)
5926 {
5927         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5928         zone->pageblock_flags = NULL;
5929         if (usemapsize)
5930                 zone->pageblock_flags =
5931                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5932                                                          pgdat->node_id);
5933 }
5934 #else
5935 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5936                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5937 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5938
5939 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5940
5941 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5942 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5943 {
5944         unsigned int order;
5945
5946         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5947         if (pageblock_order)
5948                 return;
5949
5950         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5951                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5952         else
5953                 order = MAX_ORDER - 1;
5954
5955         /*
5956          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5957          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5958          * powerpc.
5959          */
5960         pageblock_order = order;
5961 }
5962 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5963
5964 /*
5965  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5966  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5967  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5968  * the kernel config
5969  */
5970 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5971 {
5972 }
5973
5974 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5975
5976 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5977                                                    unsigned long present_pages)
5978 {
5979         unsigned long pages = spanned_pages;
5980
5981         /*
5982          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5983          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5984          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5985          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5986          * populated regions may not be naturally aligned on page boundary.
5987          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5988          */
5989         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5990             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5991                 pages = present_pages;
5992
5993         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5994 }
5995
5996 /*
5997  * Set up the zone data structures:
5998  *   - mark all pages reserved
5999  *   - mark all memory queues empty
6000  *   - clear the memory bitmaps
6001  *
6002  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
6003  */
6004 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
6005 {
6006         enum zone_type j;
6007         int nid = pgdat->node_id;
6008
6009         pgdat_resize_init(pgdat);
6010 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6011         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
6012         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
6013         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
6014 #endif
6015 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
6016         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
6017         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
6018         pgdat->split_queue_len = 0;
6019 #endif
6020         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
6021         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
6022 #ifdef CONFIG_COMPACTION
6023         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
6024 #endif
6025         pgdat_page_ext_init(pgdat);
6026         spin_lock_init(&pgdat->lru_lock);
6027         lruvec_init(node_lruvec(pgdat));
6028
6029         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6030                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6031                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
6032                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
6033
6034                 size = zone->spanned_pages;
6035                 realsize = freesize = zone->present_pages;
6036
6037                 /*
6038                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
6039                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
6040                  * and per-cpu initialisations
6041                  */
6042                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
6043                 if (!is_highmem_idx(j)) {
6044                         if (freesize >= memmap_pages) {
6045                                 freesize -= memmap_pages;
6046                                 if (memmap_pages)
6047                                         printk(KERN_DEBUG
6048                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
6049                                                zone_names[j], memmap_pages);
6050                         } else
6051                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
6052                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
6053                 }
6054
6055                 /* Account for reserved pages */
6056                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
6057                         freesize -= dma_reserve;
6058                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
6059                                         zone_names[0], dma_reserve);
6060                 }
6061
6062                 if (!is_highmem_idx(j))
6063                         nr_kernel_pages += freesize;
6064                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
6065                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
6066                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
6067                 nr_all_pages += freesize;
6068
6069                 /*
6070                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
6071                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
6072                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
6073                  */
6074                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
6075 #ifdef CONFIG_NUMA
6076                 zone->node = nid;
6077 #endif
6078                 zone->name = zone_names[j];
6079                 zone->zone_pgdat = pgdat;
6080                 spin_lock_init(&zone->lock);
6081                 zone_seqlock_init(zone);
6082                 zone_pcp_init(zone);
6083
6084                 if (!size)
6085                         continue;
6086
6087                 set_pageblock_order();
6088                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
6089                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
6090                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
6091         }
6092 }
6093
6094 static void __ref alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
6095 {
6096         unsigned long __maybe_unused start = 0;
6097         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
6098
6099         /* Skip empty nodes */
6100         if (!pgdat->node_spanned_pages)
6101                 return;
6102
6103 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6104         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
6105         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
6106         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
6107         if (!pgdat->node_mem_map) {
6108                 unsigned long size, end;
6109                 struct page *map;
6110
6111                 /*
6112                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
6113                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
6114                  * for the buddy allocator to function correctly.
6115                  */
6116                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
6117                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6118                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
6119                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
6120                 if (!map)
6121                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
6122                                                                pgdat->node_id);
6123                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
6124         }
6125 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
6126         /*
6127          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
6128          */
6129         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
6130                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
6131 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
6132                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
6133                         mem_map -= offset;
6134 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6135         }
6136 #endif
6137 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
6138 }
6139
6140 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
6141                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
6142 {
6143         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6144         unsigned long start_pfn = 0;
6145         unsigned long end_pfn = 0;
6146
6147         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
6148         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->kswapd_classzone_idx);
6149
6150         pgdat->node_id = nid;
6151         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
6152         pgdat->per_cpu_nodestats = NULL;
6153 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6154         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
6155         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6156                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6157                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
6158 #else
6159         start_pfn = node_start_pfn;
6160 #endif
6161         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
6162                                   zones_size, zholes_size);
6163
6164         alloc_node_mem_map(pgdat);
6165 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
6166         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
6167                 nid, (unsigned long)pgdat,
6168                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
6169 #endif
6170
6171         reset_deferred_meminit(pgdat);
6172         free_area_init_core(pgdat);
6173 }
6174
6175 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
6176
6177 #if MAX_NUMNODES > 1
6178 /*
6179  * Figure out the number of possible node ids.
6180  */
6181 void __init setup_nr_node_ids(void)
6182 {
6183         unsigned int highest;
6184
6185         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
6186         nr_node_ids = highest + 1;
6187 }
6188 #endif
6189
6190 /**
6191  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
6192  *
6193  * This function should be called after node map is populated and sorted.
6194  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
6195  * all the nodes.
6196  *
6197  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
6198  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
6199  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
6200  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
6201  *
6202  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
6203  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
6204  * populated node map.
6205  *
6206  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
6207  * requirement (single node).
6208  */
6209 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
6210 {
6211         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
6212         unsigned long start, end, mask;
6213         int last_nid = -1;
6214         int i, nid;
6215
6216         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
6217                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
6218                         last_nid = nid;
6219                         last_end = end;
6220                         continue;
6221                 }
6222
6223                 /*
6224                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
6225                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
6226                  * too coarse to separate the current node from the last.
6227                  */
6228                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
6229                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
6230                         mask <<= 1;
6231
6232                 /* accumulate all internode masks */
6233                 accl_mask |= mask;
6234         }
6235
6236         /* convert mask to number of pages */
6237         return ~accl_mask + 1;
6238 }
6239
6240 /* Find the lowest pfn for a node */
6241 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
6242 {
6243         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
6244         unsigned long start_pfn;
6245         int i;
6246
6247         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
6248                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
6249
6250         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
6251                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
6252                 return 0;
6253         }
6254
6255         return min_pfn;
6256 }
6257
6258 /**
6259  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
6260  *
6261  * It returns the minimum PFN based on information provided via
6262  * memblock_set_node().
6263  */
6264 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
6265 {
6266         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
6267 }
6268
6269 /*
6270  * early_calculate_totalpages()
6271  * Sum pages in active regions for movable zone.
6272  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
6273  */
6274 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
6275 {
6276         unsigned long totalpages = 0;
6277         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6278         int i, nid;
6279
6280         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
6281                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
6282
6283                 totalpages += pages;
6284                 if (pages)
6285                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6286         }
6287         return totalpages;
6288 }
6289
6290 /*
6291  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
6292  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
6293  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
6294  * others
6295  */
6296 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
6297 {
6298         int i, nid;
6299         unsigned long usable_startpfn;
6300         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
6301         /* save the state before borrow the nodemask */
6302         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
6303         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
6304         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
6305         struct memblock_region *r;
6306
6307         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
6308         find_usable_zone_for_movable();
6309
6310         /*
6311          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
6312          * options.
6313          */
6314         if (movable_node_is_enabled()) {
6315                 for_each_memblock(memory, r) {
6316                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
6317                                 continue;
6318
6319                         nid = r->nid;
6320
6321                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
6322                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6323                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6324                                 usable_startpfn;
6325                 }
6326
6327                 goto out2;
6328         }
6329
6330         /*
6331          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
6332          */
6333         if (mirrored_kernelcore) {
6334                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
6335
6336                 for_each_memblock(memory, r) {
6337                         if (memblock_is_mirror(r))
6338                                 continue;
6339
6340                         nid = r->nid;
6341
6342                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
6343
6344                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
6345                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6346                                 continue;
6347                         }
6348
6349                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6350                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6351                                 usable_startpfn;
6352                 }
6353
6354                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6355                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6356
6357                 goto out2;
6358         }
6359
6360         /*
6361          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6362          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6363          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6364          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6365          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6366          * what movablecore would have allowed.
6367          */
6368         if (required_movablecore) {
6369                 unsigned long corepages;
6370
6371                 /*
6372                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6373                  * was requested by the user
6374                  */
6375                 required_movablecore =
6376                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6377                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6378                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6379
6380                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6381         }
6382
6383         /*
6384          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6385          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6386          */
6387         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6388                 goto out;
6389
6390         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6391         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6392
6393 restart:
6394         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6395         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6396         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6397                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6398
6399                 /*
6400                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6401                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6402                  * amount of memory for the kernel
6403                  */
6404                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6405                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6406
6407                 /*
6408                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6409                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6410                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6411                  */
6412                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6413
6414                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6415                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6416                         unsigned long size_pages;
6417
6418                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6419                         if (start_pfn >= end_pfn)
6420                                 continue;
6421
6422                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6423                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6424                                 unsigned long kernel_pages;
6425                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6426                                                                 - start_pfn;
6427
6428                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6429                                                         kernelcore_remaining);
6430                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6431                                                         required_kernelcore);
6432
6433                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6434                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6435
6436                                         /*
6437                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6438                                          * that if we have to rebalance
6439                                          * kernelcore across nodes, we will
6440                                          * not double account here
6441                                          */
6442                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6443                                         continue;
6444                                 }
6445                                 start_pfn = usable_startpfn;
6446                         }
6447
6448                         /*
6449                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6450                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6451                          * number of pages used as kernelcore
6452                          */
6453                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6454                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6455                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6456                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6457
6458                         /*
6459                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6460                          * break if the kernelcore for this node has been
6461                          * satisfied
6462                          */
6463                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6464                                                                 size_pages);
6465                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6466                         if (!kernelcore_remaining)
6467                                 break;
6468                 }
6469         }
6470
6471         /*
6472          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6473          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6474          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6475          * satisfied
6476          */
6477         usable_nodes--;
6478         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6479                 goto restart;
6480
6481 out2:
6482         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6483         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6484                 zone_movable_pfn[nid] =
6485                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6486
6487 out:
6488         /* restore the node_state */
6489         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6490 }
6491
6492 /* Any regular or high memory on that node ? */
6493 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6494 {
6495         enum zone_type zone_type;
6496
6497         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6498                 return;
6499
6500         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6501                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6502                 if (populated_zone(zone)) {
6503                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6504                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6505                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6506                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6507                         break;
6508                 }
6509         }
6510 }
6511
6512 /**
6513  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6514  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6515  *
6516  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6517  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6518  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6519  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6520  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6521  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6522  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6523  * at arch_max_dma_pfn.
6524  */
6525 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6526 {
6527         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6528         int i, nid;
6529
6530         /* Record where the zone boundaries are */
6531         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6532                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6533         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6534                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6535
6536         start_pfn = find_min_pfn_with_active_regions();
6537
6538         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6539                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6540                         continue;
6541
6542                 end_pfn = max(max_zone_pfn[i], start_pfn);
6543                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] = start_pfn;
6544                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] = end_pfn;
6545
6546                 start_pfn = end_pfn;
6547         }
6548
6549         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6550         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6551         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6552
6553         /* Print out the zone ranges */
6554         pr_info("Zone ranges:\n");
6555         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6556                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6557                         continue;
6558                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6559                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6560                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6561                         pr_cont("empty\n");
6562                 else
6563                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6564                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6565                                         << PAGE_SHIFT,
6566                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6567                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6568         }
6569
6570         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6571         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6572         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6573                 if (zone_movable_pfn[i])
6574                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6575                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6576         }
6577
6578         /* Print out the early node map */
6579         pr_info("Early memory node ranges\n");
6580         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6581                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6582                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6583                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6584
6585         /* Initialise every node */
6586         mminit_verify_pageflags_layout();
6587         setup_nr_node_ids();
6588         for_each_online_node(nid) {
6589                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6590                 free_area_init_node(nid, NULL,
6591                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6592
6593                 /* Any memory on that node */
6594                 if (pgdat->node_present_pages)
6595                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6596                 check_for_memory(pgdat, nid);
6597         }
6598 }
6599
6600 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6601 {
6602         unsigned long long coremem;
6603         if (!p)
6604                 return -EINVAL;
6605
6606         coremem = memparse(p, &p);
6607         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6608
6609         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6610         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6611
6612         return 0;
6613 }
6614
6615 /*
6616  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6617  * cannot be reclaimed or migrated.
6618  */
6619 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6620 {
6621         /* parse kernelcore=mirror */
6622         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6623                 mirrored_kernelcore = true;
6624                 return 0;
6625         }
6626
6627         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6628 }
6629
6630 /*
6631  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6632  * can be reclaimed or migrated.
6633  */
6634 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6635 {
6636         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6637 }
6638
6639 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6640 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6641
6642 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6643
6644 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6645 {
6646         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6647         page_zone(page)->managed_pages += count;
6648         totalram_pages += count;
6649 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6650         if (PageHighMem(page))
6651                 totalhigh_pages += count;
6652 #endif
6653         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6654 }
6655 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6656
6657 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6658 {
6659         void *pos;
6660         unsigned long pages = 0;
6661
6662         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6663         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6664         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6665                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6666                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6667                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6668         }
6669
6670         if (pages && s)
6671                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK\n",
6672                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10));
6673
6674         return pages;
6675 }
6676 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6677
6678 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6679 void free_highmem_page(struct page *page)
6680 {
6681         __free_reserved_page(page);
6682         totalram_pages++;
6683         page_zone(page)->managed_pages++;
6684         totalhigh_pages++;
6685 }
6686 #endif
6687
6688
6689 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6690 {
6691         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6692         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6693
6694         physpages = get_num_physpages();
6695         codesize = _etext - _stext;
6696         datasize = _edata - _sdata;
6697         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6698         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6699         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6700         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6701
6702         /*
6703          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6704          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6705          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6706          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6707          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6708          */
6709 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6710         do { \
6711                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6712                         size -= adj; \
6713         } while (0)
6714
6715         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6716                      _sinittext, init_code_size);
6717         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6718         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6719         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6720         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6721
6722 #undef  adj_init_size
6723
6724         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6725 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6726                 ", %luK highmem"
6727 #endif
6728                 "%s%s)\n",
6729                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6730                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6731                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6732                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6733                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6734                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6735 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6736                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6737 #endif
6738                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6739 }
6740
6741 /**
6742  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6743  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6744  *
6745  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6746  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6747  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6748  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6749  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6750  * smaller per-cpu batchsize.
6751  */
6752 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6753 {
6754         dma_reserve = new_dma_reserve;
6755 }
6756
6757 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6758 {
6759         free_area_init_node(0, zones_size,
6760                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6761 }
6762
6763 static int page_alloc_cpu_dead(unsigned int cpu)
6764 {
6765
6766         lru_add_drain_cpu(cpu);
6767         drain_pages(cpu);
6768
6769         /*
6770          * Spill the event counters of the dead processor
6771          * into the current processors event counters.
6772          * This artificially elevates the count of the current
6773          * processor.
6774          */
6775         vm_events_fold_cpu(cpu);
6776
6777         /*
6778          * Zero the differential counters of the dead processor
6779          * so that the vm statistics are consistent.
6780          *
6781          * This is only okay since the processor is dead and cannot
6782          * race with what we are doing.
6783          */
6784         cpu_vm_stats_fold(cpu);
6785         return 0;
6786 }
6787
6788 void __init page_alloc_init(void)
6789 {
6790         int ret;
6791
6792         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD,
6793                                         "mm/page_alloc:dead", NULL,
6794                                         page_alloc_cpu_dead);
6795         WARN_ON(ret < 0);
6796 }
6797
6798 /*
6799  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6800  *      or min_free_kbytes changes.
6801  */
6802 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6803 {
6804         struct pglist_data *pgdat;
6805         unsigned long reserve_pages = 0;
6806         enum zone_type i, j;
6807
6808         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6809
6810                 pgdat->totalreserve_pages = 0;
6811
6812                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6813                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6814                         long max = 0;
6815
6816                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6817                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6818                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6819                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6820                         }
6821
6822                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6823                         max += high_wmark_pages(zone);
6824
6825                         if (max > zone->managed_pages)
6826                                 max = zone->managed_pages;
6827
6828                         pgdat->totalreserve_pages += max;
6829
6830                         reserve_pages += max;
6831                 }
6832         }
6833         totalreserve_pages = reserve_pages;
6834 }
6835
6836 /*
6837  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6838  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6839  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6840  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6841  */
6842 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6843 {
6844         struct pglist_data *pgdat;
6845         enum zone_type j, idx;
6846
6847         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6848                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6849                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6850                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6851
6852                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6853
6854                         idx = j;
6855                         while (idx) {
6856                                 struct zone *lower_zone;
6857
6858                                 idx--;
6859
6860                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6861                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6862
6863                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6864                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6865                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6866                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6867                         }
6868                 }
6869         }
6870
6871         /* update totalreserve_pages */
6872         calculate_totalreserve_pages();
6873 }
6874
6875 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6876 {
6877         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6878         unsigned long lowmem_pages = 0;
6879         struct zone *zone;
6880         unsigned long flags;
6881
6882         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6883         for_each_zone(zone) {
6884                 if (!is_highmem(zone))
6885                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6886         }
6887
6888         for_each_zone(zone) {
6889                 u64 tmp;
6890
6891                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6892                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6893                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6894                 if (is_highmem(zone)) {
6895                         /*
6896                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6897                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6898                          * value here.
6899                          *
6900                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6901                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6902                          * not be capped for highmem.
6903                          */
6904                         unsigned long min_pages;
6905
6906                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6907                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6908                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6909                 } else {
6910                         /*
6911                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6912                          * proportionate to the zone's size.
6913                          */
6914                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6915                 }
6916
6917                 /*
6918                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6919                  * scale factor in proportion to available memory, but
6920                  * ensure a minimum size on small systems.
6921                  */
6922                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6923                             mult_frac(zone->managed_pages,
6924                                       watermark_scale_factor, 10000));
6925
6926                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6927                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6928
6929                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6930         }
6931
6932         /* update totalreserve_pages */
6933         calculate_totalreserve_pages();
6934 }
6935
6936 /**
6937  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6938  * or when memory is hot-{added|removed}
6939  *
6940  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6941  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6942  */
6943 void setup_per_zone_wmarks(void)
6944 {
6945         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6946         __setup_per_zone_wmarks();
6947         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6948 }
6949
6950 /*
6951  * Initialise min_free_kbytes.
6952  *
6953  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6954  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6955  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6956  *
6957  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6958  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6959  *
6960  * which yields
6961  *
6962  * 16MB:        512k
6963  * 32MB:        724k
6964  * 64MB:        1024k
6965  * 128MB:       1448k
6966  * 256MB:       2048k
6967  * 512MB:       2896k
6968  * 1024MB:      4096k
6969  * 2048MB:      5792k
6970  * 4096MB:      8192k
6971  * 8192MB:      11584k
6972  * 16384MB:     16384k
6973  */
6974 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6975 {
6976         unsigned long lowmem_kbytes;
6977         int new_min_free_kbytes;
6978
6979         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6980         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6981
6982         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6983                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6984                 if (min_free_kbytes < 128)
6985                         min_free_kbytes = 128;
6986                 if (min_free_kbytes > 65536)
6987                         min_free_kbytes = 65536;
6988         } else {
6989                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6990                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6991         }
6992         setup_per_zone_wmarks();
6993         refresh_zone_stat_thresholds();
6994         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6995
6996 #ifdef CONFIG_NUMA
6997         setup_min_unmapped_ratio();
6998         setup_min_slab_ratio();
6999 #endif
7000
7001         return 0;
7002 }
7003 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
7004
7005 /*
7006  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
7007  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
7008  *      changes.
7009  */
7010 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7011         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7012 {
7013         int rc;
7014
7015         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7016         if (rc)
7017                 return rc;
7018
7019         if (write) {
7020                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
7021                 setup_per_zone_wmarks();
7022         }
7023         return 0;
7024 }
7025
7026 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7027         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7028 {
7029         int rc;
7030
7031         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7032         if (rc)
7033                 return rc;
7034
7035         if (write)
7036                 setup_per_zone_wmarks();
7037
7038         return 0;
7039 }
7040
7041 #ifdef CONFIG_NUMA
7042 static void setup_min_unmapped_ratio(void)
7043 {
7044         pg_data_t *pgdat;
7045         struct zone *zone;
7046
7047         for_each_online_pgdat(pgdat)
7048                 pgdat->min_unmapped_pages = 0;
7049
7050         for_each_zone(zone)
7051                 zone->zone_pgdat->min_unmapped_pages += (zone->managed_pages *
7052                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
7053 }
7054
7055
7056 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7057         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7058 {
7059         int rc;
7060
7061         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7062         if (rc)
7063                 return rc;
7064
7065         setup_min_unmapped_ratio();
7066
7067         return 0;
7068 }
7069
7070 static void setup_min_slab_ratio(void)
7071 {
7072         pg_data_t *pgdat;
7073         struct zone *zone;
7074
7075         for_each_online_pgdat(pgdat)
7076                 pgdat->min_slab_pages = 0;
7077
7078         for_each_zone(zone)
7079                 zone->zone_pgdat->min_slab_pages += (zone->managed_pages *
7080                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
7081 }
7082
7083 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7084         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7085 {
7086         int rc;
7087
7088         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7089         if (rc)
7090                 return rc;
7091
7092         setup_min_slab_ratio();
7093
7094         return 0;
7095 }
7096 #endif
7097
7098 /*
7099  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
7100  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
7101  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
7102  *
7103  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
7104  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
7105  * if in function of the boot time zone sizes.
7106  */
7107 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7108         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7109 {
7110         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7111         setup_per_zone_lowmem_reserve();
7112         return 0;
7113 }
7114
7115 /*
7116  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
7117  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
7118  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
7119  */
7120 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
7121         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
7122 {
7123         struct zone *zone;
7124         int old_percpu_pagelist_fraction;
7125         int ret;
7126
7127         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7128         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
7129
7130         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
7131         if (!write || ret < 0)
7132                 goto out;
7133
7134         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
7135         if (percpu_pagelist_fraction &&
7136             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
7137                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
7138                 ret = -EINVAL;
7139                 goto out;
7140         }
7141
7142         /* No change? */
7143         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
7144                 goto out;
7145
7146         for_each_populated_zone(zone) {
7147                 unsigned int cpu;
7148
7149                 for_each_possible_cpu(cpu)
7150                         pageset_set_high_and_batch(zone,
7151                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7152         }
7153 out:
7154         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7155         return ret;
7156 }
7157
7158 #ifdef CONFIG_NUMA
7159 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
7160
7161 static int __init set_hashdist(char *str)
7162 {
7163         if (!str)
7164                 return 0;
7165         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
7166         return 1;
7167 }
7168 __setup("hashdist=", set_hashdist);
7169 #endif
7170
7171 #ifndef __HAVE_ARCH_RESERVED_KERNEL_PAGES
7172 /*
7173  * Returns the number of pages that arch has reserved but
7174  * is not known to alloc_large_system_hash().
7175  */
7176 static unsigned long __init arch_reserved_kernel_pages(void)
7177 {
7178         return 0;
7179 }
7180 #endif
7181
7182 /*
7183  * Adaptive scale is meant to reduce sizes of hash tables on large memory
7184  * machines. As memory size is increased the scale is also increased but at
7185  * slower pace.  Starting from ADAPT_SCALE_BASE (64G), every time memory
7186  * quadruples the scale is increased by one, which means the size of hash table
7187  * only doubles, instead of quadrupling as well.
7188  * Because 32-bit systems cannot have large physical memory, where this scaling
7189  * makes sense, it is disabled on such platforms.
7190  */
7191 #if __BITS_PER_LONG > 32
7192 #define ADAPT_SCALE_BASE        (64ul << 30)
7193 #define ADAPT_SCALE_SHIFT       2
7194 #define ADAPT_SCALE_NPAGES      (ADAPT_SCALE_BASE >> PAGE_SHIFT)
7195 #endif
7196
7197 /*
7198  * allocate a large system hash table from bootmem
7199  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
7200  *   quantity of entries
7201  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
7202  */
7203 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
7204                                      unsigned long bucketsize,
7205                                      unsigned long numentries,
7206                                      int scale,
7207                                      int flags,
7208                                      unsigned int *_hash_shift,
7209                                      unsigned int *_hash_mask,
7210                                      unsigned long low_limit,
7211                                      unsigned long high_limit)
7212 {
7213         unsigned long long max = high_limit;
7214         unsigned long log2qty, size;
7215         void *table = NULL;
7216         gfp_t gfp_flags;
7217
7218         /* allow the kernel cmdline to have a say */
7219         if (!numentries) {
7220                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
7221                 numentries = nr_kernel_pages;
7222                 numentries -= arch_reserved_kernel_pages();
7223
7224                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
7225                 if (PAGE_SHIFT < 20)
7226                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
7227
7228 #if __BITS_PER_LONG > 32
7229                 if (!high_limit) {
7230                         unsigned long adapt;
7231
7232                         for (adapt = ADAPT_SCALE_NPAGES; adapt < numentries;
7233                              adapt <<= ADAPT_SCALE_SHIFT)
7234                                 scale++;
7235                 }
7236 #endif
7237
7238                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
7239                 if (scale > PAGE_SHIFT)
7240                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
7241                 else
7242                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
7243
7244                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
7245                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
7246                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
7247                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
7248                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
7249                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
7250                                 BUG_ON(!numentries);
7251                         }
7252                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
7253                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
7254         }
7255         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
7256
7257         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
7258         if (max == 0) {
7259                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
7260                 do_div(max, bucketsize);
7261         }
7262         max = min(max, 0x80000000ULL);
7263
7264         if (numentries < low_limit)
7265                 numentries = low_limit;
7266         if (numentries > max)
7267                 numentries = max;
7268
7269         log2qty = ilog2(numentries);
7270
7271         /*
7272          * memblock allocator returns zeroed memory already, so HASH_ZERO is
7273          * currently not used when HASH_EARLY is specified.
7274          */
7275         gfp_flags = (flags & HASH_ZERO) ? GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO : GFP_ATOMIC;
7276         do {
7277                 size = bucketsize << log2qty;
7278                 if (flags & HASH_EARLY)
7279                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
7280                 else if (hashdist)
7281                         table = __vmalloc(size, gfp_flags, PAGE_KERNEL);
7282                 else {
7283                         /*
7284                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
7285                          * some pages at the end of hash table which
7286                          * alloc_pages_exact() automatically does
7287                          */
7288                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
7289                                 table = alloc_pages_exact(size, gfp_flags);
7290                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, gfp_flags);
7291                         }
7292                 }
7293         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
7294
7295         if (!table)
7296                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
7297
7298         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
7299                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
7300
7301         if (_hash_shift)
7302                 *_hash_shift = log2qty;
7303         if (_hash_mask)
7304                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
7305
7306         return table;
7307 }
7308
7309 /*
7310  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
7311  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
7312  *
7313  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
7314  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. And __PageMovable
7315  * check without lock_page also may miss some movable non-lru pages at
7316  * race condition. So you can't expect this function should be exact.
7317  */
7318 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
7319                          bool skip_hwpoisoned_pages)
7320 {
7321         unsigned long pfn, iter, found;
7322         int mt;
7323
7324         /*
7325          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
7326          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
7327          */
7328         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
7329                 return false;
7330         mt = get_pageblock_migratetype(page);
7331         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
7332                 return false;
7333
7334         pfn = page_to_pfn(page);
7335         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
7336                 unsigned long check = pfn + iter;
7337
7338                 if (!pfn_valid_within(check))
7339                         continue;
7340
7341                 page = pfn_to_page(check);
7342
7343                 /*
7344                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
7345                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
7346                  * handle each tail page individually in migration.
7347                  */
7348                 if (PageHuge(page)) {
7349                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
7350                         continue;
7351                 }
7352
7353                 /*
7354                  * We can't use page_count without pin a page
7355                  * because another CPU can free compound page.
7356                  * This check already skips compound tails of THP
7357                  * because their page->_refcount is zero at all time.
7358                  */
7359                 if (!page_ref_count(page)) {
7360                         if (PageBuddy(page))
7361                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
7362                         continue;
7363                 }
7364
7365                 /*
7366                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7367                  * page_count() is not 0.
7368                  */
7369                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
7370                         continue;
7371
7372                 if (__PageMovable(page))
7373                         continue;
7374
7375                 if (!PageLRU(page))
7376                         found++;
7377                 /*
7378                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7379                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7380                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7381                  */
7382                 /*
7383                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7384                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7385                  *
7386                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7387                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7388                  * page at boot.
7389                  */
7390                 if (found > count)
7391                         return true;
7392         }
7393         return false;
7394 }
7395
7396 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7397 {
7398         struct zone *zone;
7399         unsigned long pfn;
7400
7401         /*
7402          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7403          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7404          * the zone but still within the section.
7405          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7406          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7407          */
7408         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7409                 return false;
7410
7411         zone = page_zone(page);
7412         pfn = page_to_pfn(page);
7413         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7414                 return false;
7415
7416         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7417 }
7418
7419 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7420
7421 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7422 {
7423         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7424                              pageblock_nr_pages) - 1);
7425 }
7426
7427 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7428 {
7429         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7430                                 pageblock_nr_pages));
7431 }
7432
7433 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7434 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7435                                         unsigned long start, unsigned long end)
7436 {
7437         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7438         unsigned long nr_reclaimed;
7439         unsigned long pfn = start;
7440         unsigned int tries = 0;
7441         int ret = 0;
7442
7443         migrate_prep();
7444
7445         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7446                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7447                         ret = -EINTR;
7448                         break;
7449                 }
7450
7451                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7452                         cc->nr_migratepages = 0;
7453                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7454                         if (!pfn) {
7455                                 ret = -EINTR;
7456                                 break;
7457                         }
7458                         tries = 0;
7459                 } else if (++tries == 5) {
7460                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7461                         break;
7462                 }
7463
7464                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7465                                                         &cc->migratepages);
7466                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7467
7468                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7469                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7470         }
7471         if (ret < 0) {
7472                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7473                 return ret;
7474         }
7475         return 0;
7476 }
7477
7478 /**
7479  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7480  * @start:      start PFN to allocate
7481  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7482  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7483  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7484  *                      in range must have the same migratetype and it must
7485  *                      be either of the two.
7486  * @gfp_mask:   GFP mask to use during compaction
7487  *
7488  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7489  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7490  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7491  * pages fall in.
7492  *
7493  * The PFN range must belong to a single zone.
7494  *
7495  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7496  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7497  * need to be freed with free_contig_range().
7498  */
7499 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7500                        unsigned migratetype, gfp_t gfp_mask)
7501 {
7502         unsigned long outer_start, outer_end;
7503         unsigned int order;
7504         int ret = 0;
7505
7506         struct compact_control cc = {
7507                 .nr_migratepages = 0,
7508                 .order = -1,
7509                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7510                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7511                 .ignore_skip_hint = true,
7512                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
7513         };
7514         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7515
7516         /*
7517          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7518          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7519          * have different sizes, and due to the way page allocator
7520          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7521          * that page allocator won't try to merge buddies from
7522          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7523          * other migration type.
7524          *
7525          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7526          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7527          * we are interested in).  This will put all the pages in
7528          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7529          *
7530          * When this is done, we take the pages in range from page
7531          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7532          * page allocator will never consider using them.
7533          *
7534          * This lets us mark the pageblocks back as
7535          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7536          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7537          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7538          */
7539
7540         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7541                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7542                                        false);
7543         if (ret)
7544                 return ret;
7545
7546         /*
7547          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7548          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7549          */
7550         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7551         if (ret && ret != -EBUSY)
7552                 goto done;
7553
7554         /*
7555          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7556          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7557          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7558          * What we are going to do is to allocate all pages from
7559          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7560          *
7561          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7562          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7563          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7564          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7565          * once this is done free the pages we are not interested in.
7566          *
7567          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7568          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7569          */
7570
7571         lru_add_drain_all();
7572         drain_all_pages(cc.zone);
7573
7574         order = 0;
7575         outer_start = start;
7576         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7577                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7578                         outer_start = start;
7579                         break;
7580                 }
7581                 outer_start &= ~0UL << order;
7582         }
7583
7584         if (outer_start != start) {
7585                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7586
7587                 /*
7588                  * outer_start page could be small order buddy page and
7589                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7590                  * in this case to report failed page properly
7591                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7592                  */
7593                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7594                         outer_start = start;
7595         }
7596
7597         /* Make sure the range is really isolated. */
7598         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7599                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7600                         __func__, outer_start, end);
7601                 ret = -EBUSY;
7602                 goto done;
7603         }
7604
7605         /* Grab isolated pages from freelists. */
7606         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7607         if (!outer_end) {
7608                 ret = -EBUSY;
7609                 goto done;
7610         }
7611
7612         /* Free head and tail (if any) */
7613         if (start != outer_start)
7614                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7615         if (end != outer_end)
7616                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7617
7618 done:
7619         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7620                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7621         return ret;
7622 }
7623
7624 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7625 {
7626         unsigned int count = 0;
7627
7628         for (; nr_pages--; pfn++) {
7629                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7630
7631                 count += page_count(page) != 1;
7632                 __free_page(page);
7633         }
7634         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7635 }
7636 #endif
7637
7638 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7639 /*
7640  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7641  * page high values need to be recalulated.
7642  */
7643 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7644 {
7645         unsigned cpu;
7646         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7647         for_each_possible_cpu(cpu)
7648                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7649                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7650         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7651 }
7652 #endif
7653
7654 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7655 {
7656         unsigned long flags;
7657         int cpu;
7658         struct per_cpu_pageset *pset;
7659
7660         /* avoid races with drain_pages()  */
7661         local_irq_save(flags);
7662         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7663                 for_each_online_cpu(cpu) {
7664                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7665                         drain_zonestat(zone, pset);
7666                 }
7667                 free_percpu(zone->pageset);
7668                 zone->pageset = &boot_pageset;
7669         }
7670         local_irq_restore(flags);
7671 }
7672
7673 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7674 /*
7675  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7676  * before calling this.
7677  */
7678 void
7679 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7680 {
7681         struct page *page;
7682         struct zone *zone;
7683         unsigned int order, i;
7684         unsigned long pfn;
7685         unsigned long flags;
7686         /* find the first valid pfn */
7687         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7688                 if (pfn_valid(pfn))
7689                         break;
7690         if (pfn == end_pfn)
7691                 return;
7692         offline_mem_sections(pfn, end_pfn);
7693         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7694         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7695         pfn = start_pfn;
7696         while (pfn < end_pfn) {
7697                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7698                         pfn++;
7699                         continue;
7700                 }
7701                 page = pfn_to_page(pfn);
7702                 /*
7703                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7704                  * page_count() is not 0.
7705                  */
7706                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7707                         pfn++;
7708                         SetPageReserved(page);
7709                         continue;
7710                 }
7711
7712                 BUG_ON(page_count(page));
7713                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7714                 order = page_order(page);
7715 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7716                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7717                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7718 #endif
7719                 list_del(&page->lru);
7720                 rmv_page_order(page);
7721                 zone->free_area[order].nr_free--;
7722                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7723                         SetPageReserved((page+i));
7724                 pfn += (1 << order);
7725         }
7726         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7727 }
7728 #endif
7729
7730 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7731 {
7732         struct zone *zone = page_zone(page);
7733         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7734         unsigned long flags;
7735         unsigned int order;
7736
7737         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7738         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7739                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7740
7741                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7742                         break;
7743         }
7744         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7745
7746         return order < MAX_ORDER;
7747 }