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