]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/page_alloc.c
cpuset: use static key better and convert to new API
[karo-tx-linux.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/stddef.h>
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/pagemap.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/memblock.h>
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/kmemcheck.h>
28 #include <linux/kasan.h>
29 #include <linux/module.h>
30 #include <linux/suspend.h>
31 #include <linux/pagevec.h>
32 #include <linux/blkdev.h>
33 #include <linux/slab.h>
34 #include <linux/ratelimit.h>
35 #include <linux/oom.h>
36 #include <linux/notifier.h>
37 #include <linux/topology.h>
38 #include <linux/sysctl.h>
39 #include <linux/cpu.h>
40 #include <linux/cpuset.h>
41 #include <linux/memory_hotplug.h>
42 #include <linux/nodemask.h>
43 #include <linux/vmalloc.h>
44 #include <linux/vmstat.h>
45 #include <linux/mempolicy.h>
46 #include <linux/memremap.h>
47 #include <linux/stop_machine.h>
48 #include <linux/sort.h>
49 #include <linux/pfn.h>
50 #include <linux/backing-dev.h>
51 #include <linux/fault-inject.h>
52 #include <linux/page-isolation.h>
53 #include <linux/page_ext.h>
54 #include <linux/debugobjects.h>
55 #include <linux/kmemleak.h>
56 #include <linux/compaction.h>
57 #include <trace/events/kmem.h>
58 #include <linux/prefetch.h>
59 #include <linux/mm_inline.h>
60 #include <linux/migrate.h>
61 #include <linux/page_ext.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/sched/rt.h>
64 #include <linux/page_owner.h>
65 #include <linux/kthread.h>
66
67 #include <asm/sections.h>
68 #include <asm/tlbflush.h>
69 #include <asm/div64.h>
70 #include "internal.h"
71
72 /* prevent >1 _updater_ of zone percpu pageset ->high and ->batch fields */
73 static DEFINE_MUTEX(pcp_batch_high_lock);
74 #define MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION    (8)
75
76 #ifdef CONFIG_USE_PERCPU_NUMA_NODE_ID
77 DEFINE_PER_CPU(int, numa_node);
78 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(numa_node);
79 #endif
80
81 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
82 /*
83  * N.B., Do NOT reference the '_numa_mem_' per cpu variable directly.
84  * It will not be defined when CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES is not defined.
85  * Use the accessor functions set_numa_mem(), numa_mem_id() and cpu_to_mem()
86  * defined in <linux/topology.h>.
87  */
88 DEFINE_PER_CPU(int, _numa_mem_);                /* Kernel "local memory" node */
89 EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(_numa_mem_);
90 int _node_numa_mem_[MAX_NUMNODES];
91 #endif
92
93 /*
94  * Array of node states.
95  */
96 nodemask_t node_states[NR_NODE_STATES] __read_mostly = {
97         [N_POSSIBLE] = NODE_MASK_ALL,
98         [N_ONLINE] = { { [0] = 1UL } },
99 #ifndef CONFIG_NUMA
100         [N_NORMAL_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
101 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
102         [N_HIGH_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
103 #endif
104 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
105         [N_MEMORY] = { { [0] = 1UL } },
106 #endif
107         [N_CPU] = { { [0] = 1UL } },
108 #endif  /* NUMA */
109 };
110 EXPORT_SYMBOL(node_states);
111
112 /* Protect totalram_pages and zone->managed_pages */
113 static DEFINE_SPINLOCK(managed_page_count_lock);
114
115 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
116 unsigned long totalreserve_pages __read_mostly;
117 unsigned long totalcma_pages __read_mostly;
118
119 int percpu_pagelist_fraction;
120 gfp_t gfp_allowed_mask __read_mostly = GFP_BOOT_MASK;
121
122 /*
123  * A cached value of the page's pageblock's migratetype, used when the page is
124  * put on a pcplist. Used to avoid the pageblock migratetype lookup when
125  * freeing from pcplists in most cases, at the cost of possibly becoming stale.
126  * Also the migratetype set in the page does not necessarily match the pcplist
127  * index, e.g. page might have MIGRATE_CMA set but be on a pcplist with any
128  * other index - this ensures that it will be put on the correct CMA freelist.
129  */
130 static inline int get_pcppage_migratetype(struct page *page)
131 {
132         return page->index;
133 }
134
135 static inline void set_pcppage_migratetype(struct page *page, int migratetype)
136 {
137         page->index = migratetype;
138 }
139
140 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
141 /*
142  * The following functions are used by the suspend/hibernate code to temporarily
143  * change gfp_allowed_mask in order to avoid using I/O during memory allocations
144  * while devices are suspended.  To avoid races with the suspend/hibernate code,
145  * they should always be called with pm_mutex held (gfp_allowed_mask also should
146  * only be modified with pm_mutex held, unless the suspend/hibernate code is
147  * guaranteed not to run in parallel with that modification).
148  */
149
150 static gfp_t saved_gfp_mask;
151
152 void pm_restore_gfp_mask(void)
153 {
154         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
155         if (saved_gfp_mask) {
156                 gfp_allowed_mask = saved_gfp_mask;
157                 saved_gfp_mask = 0;
158         }
159 }
160
161 void pm_restrict_gfp_mask(void)
162 {
163         WARN_ON(!mutex_is_locked(&pm_mutex));
164         WARN_ON(saved_gfp_mask);
165         saved_gfp_mask = gfp_allowed_mask;
166         gfp_allowed_mask &= ~(__GFP_IO | __GFP_FS);
167 }
168
169 bool pm_suspended_storage(void)
170 {
171         if ((gfp_allowed_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
172                 return false;
173         return true;
174 }
175 #endif /* CONFIG_PM_SLEEP */
176
177 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
178 unsigned int pageblock_order __read_mostly;
179 #endif
180
181 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
182
183 /*
184  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
185  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
186  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
187  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
188  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
189  *      HIGHMEM allocation will leave (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
190  *
191  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
192  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
193  */
194 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = {
195 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
196          256,
197 #endif
198 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
199          256,
200 #endif
201 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
202          32,
203 #endif
204          32,
205 };
206
207 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
208
209 static char * const zone_names[MAX_NR_ZONES] = {
210 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
211          "DMA",
212 #endif
213 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
214          "DMA32",
215 #endif
216          "Normal",
217 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
218          "HighMem",
219 #endif
220          "Movable",
221 #ifdef CONFIG_ZONE_DEVICE
222          "Device",
223 #endif
224 };
225
226 char * const migratetype_names[MIGRATE_TYPES] = {
227         "Unmovable",
228         "Movable",
229         "Reclaimable",
230         "HighAtomic",
231 #ifdef CONFIG_CMA
232         "CMA",
233 #endif
234 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
235         "Isolate",
236 #endif
237 };
238
239 compound_page_dtor * const compound_page_dtors[] = {
240         NULL,
241         free_compound_page,
242 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
243         free_huge_page,
244 #endif
245 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
246         free_transhuge_page,
247 #endif
248 };
249
250 int min_free_kbytes = 1024;
251 int user_min_free_kbytes = -1;
252 int watermark_scale_factor = 10;
253
254 static unsigned long __meminitdata nr_kernel_pages;
255 static unsigned long __meminitdata nr_all_pages;
256 static unsigned long __meminitdata dma_reserve;
257
258 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
259 static unsigned long __meminitdata arch_zone_lowest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
260 static unsigned long __meminitdata arch_zone_highest_possible_pfn[MAX_NR_ZONES];
261 static unsigned long __initdata required_kernelcore;
262 static unsigned long __initdata required_movablecore;
263 static unsigned long __meminitdata zone_movable_pfn[MAX_NUMNODES];
264 static bool mirrored_kernelcore;
265
266 /* movable_zone is the "real" zone pages in ZONE_MOVABLE are taken from */
267 int movable_zone;
268 EXPORT_SYMBOL(movable_zone);
269 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
270
271 #if MAX_NUMNODES > 1
272 int nr_node_ids __read_mostly = MAX_NUMNODES;
273 int nr_online_nodes __read_mostly = 1;
274 EXPORT_SYMBOL(nr_node_ids);
275 EXPORT_SYMBOL(nr_online_nodes);
276 #endif
277
278 int page_group_by_mobility_disabled __read_mostly;
279
280 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
281 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
282 {
283         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
284 }
285
286 /* Returns true if the struct page for the pfn is uninitialised */
287 static inline bool __meminit early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
288 {
289         if (pfn >= NODE_DATA(early_pfn_to_nid(pfn))->first_deferred_pfn)
290                 return true;
291
292         return false;
293 }
294
295 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
296 {
297         if (pfn >= NODE_DATA(nid)->first_deferred_pfn)
298                 return true;
299
300         return false;
301 }
302
303 /*
304  * Returns false when the remaining initialisation should be deferred until
305  * later in the boot cycle when it can be parallelised.
306  */
307 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
308                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
309                                 unsigned long *nr_initialised)
310 {
311         unsigned long max_initialise;
312
313         /* Always populate low zones for address-contrained allocations */
314         if (zone_end < pgdat_end_pfn(pgdat))
315                 return true;
316         /*
317          * Initialise at least 2G of a node but also take into account that
318          * two large system hashes that can take up 1GB for 0.25TB/node.
319          */
320         max_initialise = max(2UL << (30 - PAGE_SHIFT),
321                 (pgdat->node_spanned_pages >> 8));
322
323         (*nr_initialised)++;
324         if ((*nr_initialised > max_initialise) &&
325             (pfn & (PAGES_PER_SECTION - 1)) == 0) {
326                 pgdat->first_deferred_pfn = pfn;
327                 return false;
328         }
329
330         return true;
331 }
332 #else
333 static inline void reset_deferred_meminit(pg_data_t *pgdat)
334 {
335 }
336
337 static inline bool early_page_uninitialised(unsigned long pfn)
338 {
339         return false;
340 }
341
342 static inline bool early_page_nid_uninitialised(unsigned long pfn, int nid)
343 {
344         return false;
345 }
346
347 static inline bool update_defer_init(pg_data_t *pgdat,
348                                 unsigned long pfn, unsigned long zone_end,
349                                 unsigned long *nr_initialised)
350 {
351         return true;
352 }
353 #endif
354
355 /* Return a pointer to the bitmap storing bits affecting a block of pages */
356 static inline unsigned long *get_pageblock_bitmap(struct page *page,
357                                                         unsigned long pfn)
358 {
359 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
360         return __pfn_to_section(pfn)->pageblock_flags;
361 #else
362         return page_zone(page)->pageblock_flags;
363 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
364 }
365
366 static inline int pfn_to_bitidx(struct page *page, unsigned long pfn)
367 {
368 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM
369         pfn &= (PAGES_PER_SECTION-1);
370         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
371 #else
372         pfn = pfn - round_down(page_zone(page)->zone_start_pfn, pageblock_nr_pages);
373         return (pfn >> pageblock_order) * NR_PAGEBLOCK_BITS;
374 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
375 }
376
377 /**
378  * get_pfnblock_flags_mask - Return the requested group of flags for the pageblock_nr_pages block of pages
379  * @page: The page within the block of interest
380  * @pfn: The target page frame number
381  * @end_bitidx: The last bit of interest to retrieve
382  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
383  *
384  * Return: pageblock_bits flags
385  */
386 static __always_inline unsigned long __get_pfnblock_flags_mask(struct page *page,
387                                         unsigned long pfn,
388                                         unsigned long end_bitidx,
389                                         unsigned long mask)
390 {
391         unsigned long *bitmap;
392         unsigned long bitidx, word_bitidx;
393         unsigned long word;
394
395         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
396         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
397         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
398         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
399
400         word = bitmap[word_bitidx];
401         bitidx += end_bitidx;
402         return (word >> (BITS_PER_LONG - bitidx - 1)) & mask;
403 }
404
405 unsigned long get_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long pfn,
406                                         unsigned long end_bitidx,
407                                         unsigned long mask)
408 {
409         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, end_bitidx, mask);
410 }
411
412 static __always_inline int get_pfnblock_migratetype(struct page *page, unsigned long pfn)
413 {
414         return __get_pfnblock_flags_mask(page, pfn, PB_migrate_end, MIGRATETYPE_MASK);
415 }
416
417 /**
418  * set_pfnblock_flags_mask - Set the requested group of flags for a pageblock_nr_pages block of pages
419  * @page: The page within the block of interest
420  * @flags: The flags to set
421  * @pfn: The target page frame number
422  * @end_bitidx: The last bit of interest
423  * @mask: mask of bits that the caller is interested in
424  */
425 void set_pfnblock_flags_mask(struct page *page, unsigned long flags,
426                                         unsigned long pfn,
427                                         unsigned long end_bitidx,
428                                         unsigned long mask)
429 {
430         unsigned long *bitmap;
431         unsigned long bitidx, word_bitidx;
432         unsigned long old_word, word;
433
434         BUILD_BUG_ON(NR_PAGEBLOCK_BITS != 4);
435
436         bitmap = get_pageblock_bitmap(page, pfn);
437         bitidx = pfn_to_bitidx(page, pfn);
438         word_bitidx = bitidx / BITS_PER_LONG;
439         bitidx &= (BITS_PER_LONG-1);
440
441         VM_BUG_ON_PAGE(!zone_spans_pfn(page_zone(page), pfn), page);
442
443         bitidx += end_bitidx;
444         mask <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
445         flags <<= (BITS_PER_LONG - bitidx - 1);
446
447         word = READ_ONCE(bitmap[word_bitidx]);
448         for (;;) {
449                 old_word = cmpxchg(&bitmap[word_bitidx], word, (word & ~mask) | flags);
450                 if (word == old_word)
451                         break;
452                 word = old_word;
453         }
454 }
455
456 void set_pageblock_migratetype(struct page *page, int migratetype)
457 {
458         if (unlikely(page_group_by_mobility_disabled &&
459                      migratetype < MIGRATE_PCPTYPES))
460                 migratetype = MIGRATE_UNMOVABLE;
461
462         set_pageblock_flags_group(page, (unsigned long)migratetype,
463                                         PB_migrate, PB_migrate_end);
464 }
465
466 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
467 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
468 {
469         int ret = 0;
470         unsigned seq;
471         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
472         unsigned long sp, start_pfn;
473
474         do {
475                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
476                 start_pfn = zone->zone_start_pfn;
477                 sp = zone->spanned_pages;
478                 if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
479                         ret = 1;
480         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
481
482         if (ret)
483                 pr_err("page 0x%lx outside node %d zone %s [ 0x%lx - 0x%lx ]\n",
484                         pfn, zone_to_nid(zone), zone->name,
485                         start_pfn, start_pfn + sp);
486
487         return ret;
488 }
489
490 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
491 {
492         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page)))
493                 return 0;
494         if (zone != page_zone(page))
495                 return 0;
496
497         return 1;
498 }
499 /*
500  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
501  */
502 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
503 {
504         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
505                 return 1;
506         if (!page_is_consistent(zone, page))
507                 return 1;
508
509         return 0;
510 }
511 #else
512 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
513 {
514         return 0;
515 }
516 #endif
517
518 static void bad_page(struct page *page, const char *reason,
519                 unsigned long bad_flags)
520 {
521         static unsigned long resume;
522         static unsigned long nr_shown;
523         static unsigned long nr_unshown;
524
525         /* Don't complain about poisoned pages */
526         if (PageHWPoison(page)) {
527                 page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
528                 return;
529         }
530
531         /*
532          * Allow a burst of 60 reports, then keep quiet for that minute;
533          * or allow a steady drip of one report per second.
534          */
535         if (nr_shown == 60) {
536                 if (time_before(jiffies, resume)) {
537                         nr_unshown++;
538                         goto out;
539                 }
540                 if (nr_unshown) {
541                         pr_alert(
542                               "BUG: Bad page state: %lu messages suppressed\n",
543                                 nr_unshown);
544                         nr_unshown = 0;
545                 }
546                 nr_shown = 0;
547         }
548         if (nr_shown++ == 0)
549                 resume = jiffies + 60 * HZ;
550
551         pr_alert("BUG: Bad page state in process %s  pfn:%05lx\n",
552                 current->comm, page_to_pfn(page));
553         __dump_page(page, reason);
554         bad_flags &= page->flags;
555         if (bad_flags)
556                 pr_alert("bad because of flags: %#lx(%pGp)\n",
557                                                 bad_flags, &bad_flags);
558         dump_page_owner(page);
559
560         print_modules();
561         dump_stack();
562 out:
563         /* Leave bad fields for debug, except PageBuddy could make trouble */
564         page_mapcount_reset(page); /* remove PageBuddy */
565         add_taint(TAINT_BAD_PAGE, LOCKDEP_NOW_UNRELIABLE);
566 }
567
568 /*
569  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
570  *
571  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page" and have PG_head set.
572  *
573  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages". PageTail() is encoded
574  * in bit 0 of page->compound_head. The rest of bits is pointer to head page.
575  *
576  * The first tail page's ->compound_dtor holds the offset in array of compound
577  * page destructors. See compound_page_dtors.
578  *
579  * The first tail page's ->compound_order holds the order of allocation.
580  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
581  */
582
583 void free_compound_page(struct page *page)
584 {
585         __free_pages_ok(page, compound_order(page));
586 }
587
588 void prep_compound_page(struct page *page, unsigned int order)
589 {
590         int i;
591         int nr_pages = 1 << order;
592
593         set_compound_page_dtor(page, COMPOUND_PAGE_DTOR);
594         set_compound_order(page, order);
595         __SetPageHead(page);
596         for (i = 1; i < nr_pages; i++) {
597                 struct page *p = page + i;
598                 set_page_count(p, 0);
599                 p->mapping = TAIL_MAPPING;
600                 set_compound_head(p, page);
601         }
602         atomic_set(compound_mapcount_ptr(page), -1);
603 }
604
605 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
606 unsigned int _debug_guardpage_minorder;
607 bool _debug_pagealloc_enabled __read_mostly
608                         = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC_ENABLE_DEFAULT);
609 EXPORT_SYMBOL(_debug_pagealloc_enabled);
610 bool _debug_guardpage_enabled __read_mostly;
611
612 static int __init early_debug_pagealloc(char *buf)
613 {
614         if (!buf)
615                 return -EINVAL;
616
617         if (strcmp(buf, "on") == 0)
618                 _debug_pagealloc_enabled = true;
619
620         if (strcmp(buf, "off") == 0)
621                 _debug_pagealloc_enabled = false;
622
623         return 0;
624 }
625 early_param("debug_pagealloc", early_debug_pagealloc);
626
627 static bool need_debug_guardpage(void)
628 {
629         /* If we don't use debug_pagealloc, we don't need guard page */
630         if (!debug_pagealloc_enabled())
631                 return false;
632
633         return true;
634 }
635
636 static void init_debug_guardpage(void)
637 {
638         if (!debug_pagealloc_enabled())
639                 return;
640
641         _debug_guardpage_enabled = true;
642 }
643
644 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = {
645         .need = need_debug_guardpage,
646         .init = init_debug_guardpage,
647 };
648
649 static int __init debug_guardpage_minorder_setup(char *buf)
650 {
651         unsigned long res;
652
653         if (kstrtoul(buf, 10, &res) < 0 ||  res > MAX_ORDER / 2) {
654                 pr_err("Bad debug_guardpage_minorder value\n");
655                 return 0;
656         }
657         _debug_guardpage_minorder = res;
658         pr_info("Setting debug_guardpage_minorder to %lu\n", res);
659         return 0;
660 }
661 __setup("debug_guardpage_minorder=", debug_guardpage_minorder_setup);
662
663 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
664                                 unsigned int order, int migratetype)
665 {
666         struct page_ext *page_ext;
667
668         if (!debug_guardpage_enabled())
669                 return;
670
671         page_ext = lookup_page_ext(page);
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
680 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
681                                 unsigned int order, int migratetype)
682 {
683         struct page_ext *page_ext;
684
685         if (!debug_guardpage_enabled())
686                 return;
687
688         page_ext = lookup_page_ext(page);
689         __clear_bit(PAGE_EXT_DEBUG_GUARD, &page_ext->flags);
690
691         set_page_private(page, 0);
692         if (!is_migrate_isolate(migratetype))
693                 __mod_zone_freepage_state(zone, (1 << order), migratetype);
694 }
695 #else
696 struct page_ext_operations debug_guardpage_ops = { NULL, };
697 static inline void set_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
698                                 unsigned int order, int migratetype) {}
699 static inline void clear_page_guard(struct zone *zone, struct page *page,
700                                 unsigned int order, int migratetype) {}
701 #endif
702
703 static inline void set_page_order(struct page *page, unsigned int order)
704 {
705         set_page_private(page, order);
706         __SetPageBuddy(page);
707 }
708
709 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
710 {
711         __ClearPageBuddy(page);
712         set_page_private(page, 0);
713 }
714
715 /*
716  * This function checks whether a page is free && is the buddy
717  * we can do coalesce a page and its buddy if
718  * (a) the buddy is not in a hole &&
719  * (b) the buddy is in the buddy system &&
720  * (c) a page and its buddy have the same order &&
721  * (d) a page and its buddy are in the same zone.
722  *
723  * For recording whether a page is in the buddy system, we set ->_mapcount
724  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE.
725  * Setting, clearing, and testing _mapcount PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE is
726  * serialized by zone->lock.
727  *
728  * For recording page's order, we use page_private(page).
729  */
730 static inline int page_is_buddy(struct page *page, struct page *buddy,
731                                                         unsigned int order)
732 {
733         if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy)))
734                 return 0;
735
736         if (page_is_guard(buddy) && page_order(buddy) == order) {
737                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
738                         return 0;
739
740                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
741
742                 return 1;
743         }
744
745         if (PageBuddy(buddy) && page_order(buddy) == order) {
746                 /*
747                  * zone check is done late to avoid uselessly
748                  * calculating zone/node ids for pages that could
749                  * never merge.
750                  */
751                 if (page_zone_id(page) != page_zone_id(buddy))
752                         return 0;
753
754                 VM_BUG_ON_PAGE(page_count(buddy) != 0, buddy);
755
756                 return 1;
757         }
758         return 0;
759 }
760
761 /*
762  * Freeing function for a buddy system allocator.
763  *
764  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
765  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
766  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
767  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
768  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
769  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
770  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
771  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
772  * parts of the VM system.
773  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
774  * free pages of length of (1 << order) and marked with _mapcount
775  * PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE. Page's order is recorded in page_private(page)
776  * field.
777  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
778  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were
779  * free, the remainder of the region must be split into blocks.
780  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
781  * triggers coalescing into a block of larger size.
782  *
783  * -- nyc
784  */
785
786 static inline void __free_one_page(struct page *page,
787                 unsigned long pfn,
788                 struct zone *zone, unsigned int order,
789                 int migratetype)
790 {
791         unsigned long page_idx;
792         unsigned long combined_idx;
793         unsigned long uninitialized_var(buddy_idx);
794         struct page *buddy;
795         unsigned int max_order;
796
797         max_order = min_t(unsigned int, MAX_ORDER, pageblock_order + 1);
798
799         VM_BUG_ON(!zone_is_initialized(zone));
800         VM_BUG_ON_PAGE(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP, page);
801
802         VM_BUG_ON(migratetype == -1);
803         if (likely(!is_migrate_isolate(migratetype)))
804                 __mod_zone_freepage_state(zone, 1 << order, migratetype);
805
806         page_idx = pfn & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
807
808         VM_BUG_ON_PAGE(page_idx & ((1 << order) - 1), page);
809         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
810
811 continue_merging:
812         while (order < max_order - 1) {
813                 buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
814                 buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
815                 if (!page_is_buddy(page, buddy, order))
816                         goto done_merging;
817                 /*
818                  * Our buddy is free or it is CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC guard page,
819                  * merge with it and move up one order.
820                  */
821                 if (page_is_guard(buddy)) {
822                         clear_page_guard(zone, buddy, order, migratetype);
823                 } else {
824                         list_del(&buddy->lru);
825                         zone->free_area[order].nr_free--;
826                         rmv_page_order(buddy);
827                 }
828                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
829                 page = page + (combined_idx - page_idx);
830                 page_idx = combined_idx;
831                 order++;
832         }
833         if (max_order < MAX_ORDER) {
834                 /* If we are here, it means order is >= pageblock_order.
835                  * We want to prevent merge between freepages on isolate
836                  * pageblock and normal pageblock. Without this, pageblock
837                  * isolation could cause incorrect freepage or CMA accounting.
838                  *
839                  * We don't want to hit this code for the more frequent
840                  * low-order merging.
841                  */
842                 if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone))) {
843                         int buddy_mt;
844
845                         buddy_idx = __find_buddy_index(page_idx, order);
846                         buddy = page + (buddy_idx - page_idx);
847                         buddy_mt = get_pageblock_migratetype(buddy);
848
849                         if (migratetype != buddy_mt
850                                         && (is_migrate_isolate(migratetype) ||
851                                                 is_migrate_isolate(buddy_mt)))
852                                 goto done_merging;
853                 }
854                 max_order++;
855                 goto continue_merging;
856         }
857
858 done_merging:
859         set_page_order(page, order);
860
861         /*
862          * If this is not the largest possible page, check if the buddy
863          * of the next-highest order is free. If it is, it's possible
864          * that pages are being freed that will coalesce soon. In case,
865          * that is happening, add the free page to the tail of the list
866          * so it's less likely to be used soon and more likely to be merged
867          * as a higher order page
868          */
869         if ((order < MAX_ORDER-2) && pfn_valid_within(page_to_pfn(buddy))) {
870                 struct page *higher_page, *higher_buddy;
871                 combined_idx = buddy_idx & page_idx;
872                 higher_page = page + (combined_idx - page_idx);
873                 buddy_idx = __find_buddy_index(combined_idx, order + 1);
874                 higher_buddy = higher_page + (buddy_idx - combined_idx);
875                 if (page_is_buddy(higher_page, higher_buddy, order + 1)) {
876                         list_add_tail(&page->lru,
877                                 &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
878                         goto out;
879                 }
880         }
881
882         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
883 out:
884         zone->free_area[order].nr_free++;
885 }
886
887 /*
888  * A bad page could be due to a number of fields. Instead of multiple branches,
889  * try and check multiple fields with one check. The caller must do a detailed
890  * check if necessary.
891  */
892 static inline bool page_expected_state(struct page *page,
893                                         unsigned long check_flags)
894 {
895         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
896                 return false;
897
898         if (unlikely((unsigned long)page->mapping |
899                         page_ref_count(page) |
900 #ifdef CONFIG_MEMCG
901                         (unsigned long)page->mem_cgroup |
902 #endif
903                         (page->flags & check_flags)))
904                 return false;
905
906         return true;
907 }
908
909 static void free_pages_check_bad(struct page *page)
910 {
911         const char *bad_reason;
912         unsigned long bad_flags;
913
914         bad_reason = NULL;
915         bad_flags = 0;
916
917         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
918                 bad_reason = "nonzero mapcount";
919         if (unlikely(page->mapping != NULL))
920                 bad_reason = "non-NULL mapping";
921         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
922                 bad_reason = "nonzero _refcount";
923         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)) {
924                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE flag(s) set";
925                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE;
926         }
927 #ifdef CONFIG_MEMCG
928         if (unlikely(page->mem_cgroup))
929                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
930 #endif
931         bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
932 }
933
934 static inline int free_pages_check(struct page *page)
935 {
936         if (likely(page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_FREE)))
937                 return 0;
938
939         /* Something has gone sideways, find it */
940         free_pages_check_bad(page);
941         return 1;
942 }
943
944 /*
945  * Frees a number of pages from the PCP lists
946  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
947  * count is the number of pages to free.
948  *
949  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
950  * see if this freeing clears that state.
951  *
952  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
953  * pinned" detection logic.
954  */
955 static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,
956                                         struct per_cpu_pages *pcp)
957 {
958         int migratetype = 0;
959         int batch_free = 0;
960         unsigned long nr_scanned;
961         bool isolated_pageblocks;
962
963         spin_lock(&zone->lock);
964         isolated_pageblocks = has_isolate_pageblock(zone);
965         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
966         if (nr_scanned)
967                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
968
969         while (count) {
970                 struct page *page;
971                 struct list_head *list;
972
973                 /*
974                  * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A
975                  * batch_free count is maintained that is incremented when an
976                  * empty list is encountered.  This is so more pages are freed
977                  * off fuller lists instead of spinning excessively around empty
978                  * lists
979                  */
980                 do {
981                         batch_free++;
982                         if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)
983                                 migratetype = 0;
984                         list = &pcp->lists[migratetype];
985                 } while (list_empty(list));
986
987                 /* This is the only non-empty list. Free them all. */
988                 if (batch_free == MIGRATE_PCPTYPES)
989                         batch_free = count;
990
991                 do {
992                         int mt; /* migratetype of the to-be-freed page */
993
994                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
995                         /* must delete as __free_one_page list manipulates */
996                         list_del(&page->lru);
997
998                         mt = get_pcppage_migratetype(page);
999                         /* MIGRATE_ISOLATE page should not go to pcplists */
1000                         VM_BUG_ON_PAGE(is_migrate_isolate(mt), page);
1001                         /* Pageblock could have been isolated meanwhile */
1002                         if (unlikely(isolated_pageblocks))
1003                                 mt = get_pageblock_migratetype(page);
1004
1005                         __free_one_page(page, page_to_pfn(page), zone, 0, mt);
1006                         trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, mt);
1007                 } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));
1008         }
1009         spin_unlock(&zone->lock);
1010 }
1011
1012 static void free_one_page(struct zone *zone,
1013                                 struct page *page, unsigned long pfn,
1014                                 unsigned int order,
1015                                 int migratetype)
1016 {
1017         unsigned long nr_scanned;
1018         spin_lock(&zone->lock);
1019         nr_scanned = zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED);
1020         if (nr_scanned)
1021                 __mod_zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED, -nr_scanned);
1022
1023         if (unlikely(has_isolate_pageblock(zone) ||
1024                 is_migrate_isolate(migratetype))) {
1025                 migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1026         }
1027         __free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype);
1028         spin_unlock(&zone->lock);
1029 }
1030
1031 static int free_tail_pages_check(struct page *head_page, struct page *page)
1032 {
1033         int ret = 1;
1034
1035         /*
1036          * We rely page->lru.next never has bit 0 set, unless the page
1037          * is PageTail(). Let's make sure that's true even for poisoned ->lru.
1038          */
1039         BUILD_BUG_ON((unsigned long)LIST_POISON1 & 1);
1040
1041         if (!IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_VM)) {
1042                 ret = 0;
1043                 goto out;
1044         }
1045         switch (page - head_page) {
1046         case 1:
1047                 /* the first tail page: ->mapping is compound_mapcount() */
1048                 if (unlikely(compound_mapcount(page))) {
1049                         bad_page(page, "nonzero compound_mapcount", 0);
1050                         goto out;
1051                 }
1052                 break;
1053         case 2:
1054                 /*
1055                  * the second tail page: ->mapping is
1056                  * page_deferred_list().next -- ignore value.
1057                  */
1058                 break;
1059         default:
1060                 if (page->mapping != TAIL_MAPPING) {
1061                         bad_page(page, "corrupted mapping in tail page", 0);
1062                         goto out;
1063                 }
1064                 break;
1065         }
1066         if (unlikely(!PageTail(page))) {
1067                 bad_page(page, "PageTail not set", 0);
1068                 goto out;
1069         }
1070         if (unlikely(compound_head(page) != head_page)) {
1071                 bad_page(page, "compound_head not consistent", 0);
1072                 goto out;
1073         }
1074         ret = 0;
1075 out:
1076         page->mapping = NULL;
1077         clear_compound_head(page);
1078         return ret;
1079 }
1080
1081 static void __meminit __init_single_page(struct page *page, unsigned long pfn,
1082                                 unsigned long zone, int nid)
1083 {
1084         set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1085         init_page_count(page);
1086         page_mapcount_reset(page);
1087         page_cpupid_reset_last(page);
1088
1089         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1090 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1091         /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1092         if (!is_highmem_idx(zone))
1093                 set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1094 #endif
1095 }
1096
1097 static void __meminit __init_single_pfn(unsigned long pfn, unsigned long zone,
1098                                         int nid)
1099 {
1100         return __init_single_page(pfn_to_page(pfn), pfn, zone, nid);
1101 }
1102
1103 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1104 static void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1105 {
1106         pg_data_t *pgdat;
1107         int nid, zid;
1108
1109         if (!early_page_uninitialised(pfn))
1110                 return;
1111
1112         nid = early_pfn_to_nid(pfn);
1113         pgdat = NODE_DATA(nid);
1114
1115         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1116                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
1117
1118                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn && pfn < zone_end_pfn(zone))
1119                         break;
1120         }
1121         __init_single_pfn(pfn, zid, nid);
1122 }
1123 #else
1124 static inline void init_reserved_page(unsigned long pfn)
1125 {
1126 }
1127 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1128
1129 /*
1130  * Initialised pages do not have PageReserved set. This function is
1131  * called for each range allocated by the bootmem allocator and
1132  * marks the pages PageReserved. The remaining valid pages are later
1133  * sent to the buddy page allocator.
1134  */
1135 void __meminit reserve_bootmem_region(unsigned long start, unsigned long end)
1136 {
1137         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1138         unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
1139
1140         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
1141                 if (pfn_valid(start_pfn)) {
1142                         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1143
1144                         init_reserved_page(start_pfn);
1145
1146                         /* Avoid false-positive PageTail() */
1147                         INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1148
1149                         SetPageReserved(page);
1150                 }
1151         }
1152 }
1153
1154 static bool free_pages_prepare(struct page *page, unsigned int order)
1155 {
1156         int bad = 0;
1157
1158         VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
1159
1160         trace_mm_page_free(page, order);
1161         kmemcheck_free_shadow(page, order);
1162         kasan_free_pages(page, order);
1163
1164         /*
1165          * Check tail pages before head page information is cleared to
1166          * avoid checking PageCompound for order-0 pages.
1167          */
1168         if (unlikely(order)) {
1169                 bool compound = PageCompound(page);
1170                 int i;
1171
1172                 VM_BUG_ON_PAGE(compound && compound_order(page) != order, page);
1173
1174                 for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
1175                         if (compound)
1176                                 bad += free_tail_pages_check(page, page + i);
1177                         if (unlikely(free_pages_check(page + i))) {
1178                                 bad++;
1179                                 continue;
1180                         }
1181                         (page + i)->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1182                 }
1183         }
1184         if (PageAnonHead(page))
1185                 page->mapping = NULL;
1186         bad += free_pages_check(page);
1187         if (bad)
1188                 return false;
1189
1190         page_cpupid_reset_last(page);
1191         page->flags &= ~PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1192         reset_page_owner(page, order);
1193
1194         if (!PageHighMem(page)) {
1195                 debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
1196                                            PAGE_SIZE << order);
1197                 debug_check_no_obj_freed(page_address(page),
1198                                            PAGE_SIZE << order);
1199         }
1200         arch_free_page(page, order);
1201         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 0);
1202         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
1203
1204         return true;
1205 }
1206
1207 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
1208 {
1209         unsigned long flags;
1210         int migratetype;
1211         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1212
1213         if (!free_pages_prepare(page, order))
1214                 return;
1215
1216         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
1217         local_irq_save(flags);
1218         __count_vm_events(PGFREE, 1 << order);
1219         free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype);
1220         local_irq_restore(flags);
1221 }
1222
1223 static void __init __free_pages_boot_core(struct page *page, unsigned int order)
1224 {
1225         unsigned int nr_pages = 1 << order;
1226         struct page *p = page;
1227         unsigned int loop;
1228
1229         prefetchw(p);
1230         for (loop = 0; loop < (nr_pages - 1); loop++, p++) {
1231                 prefetchw(p + 1);
1232                 __ClearPageReserved(p);
1233                 set_page_count(p, 0);
1234         }
1235         __ClearPageReserved(p);
1236         set_page_count(p, 0);
1237
1238         page_zone(page)->managed_pages += nr_pages;
1239         set_page_refcounted(page);
1240         __free_pages(page, order);
1241 }
1242
1243 #if defined(CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID) || \
1244         defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP)
1245
1246 static struct mminit_pfnnid_cache early_pfnnid_cache __meminitdata;
1247
1248 int __meminit early_pfn_to_nid(unsigned long pfn)
1249 {
1250         static DEFINE_SPINLOCK(early_pfn_lock);
1251         int nid;
1252
1253         spin_lock(&early_pfn_lock);
1254         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, &early_pfnnid_cache);
1255         if (nid < 0)
1256                 nid = 0;
1257         spin_unlock(&early_pfn_lock);
1258
1259         return nid;
1260 }
1261 #endif
1262
1263 #ifdef CONFIG_NODES_SPAN_OTHER_NODES
1264 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1265                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1266 {
1267         int nid;
1268
1269         nid = __early_pfn_to_nid(pfn, state);
1270         if (nid >= 0 && nid != node)
1271                 return false;
1272         return true;
1273 }
1274
1275 /* Only safe to use early in boot when initialisation is single-threaded */
1276 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1277 {
1278         return meminit_pfn_in_nid(pfn, node, &early_pfnnid_cache);
1279 }
1280
1281 #else
1282
1283 static inline bool __meminit early_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node)
1284 {
1285         return true;
1286 }
1287 static inline bool __meminit meminit_pfn_in_nid(unsigned long pfn, int node,
1288                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
1289 {
1290         return true;
1291 }
1292 #endif
1293
1294
1295 void __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned long pfn,
1296                                                         unsigned int order)
1297 {
1298         if (early_page_uninitialised(pfn))
1299                 return;
1300         return __free_pages_boot_core(page, order);
1301 }
1302
1303 /*
1304  * Check that the whole (or subset of) a pageblock given by the interval of
1305  * [start_pfn, end_pfn) is valid and within the same zone, before scanning it
1306  * with the migration of free compaction scanner. The scanners then need to
1307  * use only pfn_valid_within() check for arches that allow holes within
1308  * pageblocks.
1309  *
1310  * Return struct page pointer of start_pfn, or NULL if checks were not passed.
1311  *
1312  * It's possible on some configurations to have a setup like node0 node1 node0
1313  * i.e. it's possible that all pages within a zones range of pages do not
1314  * belong to a single zone. We assume that a border between node0 and node1
1315  * can occur within a single pageblock, but not a node0 node1 node0
1316  * interleaving within a single pageblock. It is therefore sufficient to check
1317  * the first and last page of a pageblock and avoid checking each individual
1318  * page in a pageblock.
1319  */
1320 struct page *__pageblock_pfn_to_page(unsigned long start_pfn,
1321                                      unsigned long end_pfn, struct zone *zone)
1322 {
1323         struct page *start_page;
1324         struct page *end_page;
1325
1326         /* end_pfn is one past the range we are checking */
1327         end_pfn--;
1328
1329         if (!pfn_valid(start_pfn) || !pfn_valid(end_pfn))
1330                 return NULL;
1331
1332         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1333
1334         if (page_zone(start_page) != zone)
1335                 return NULL;
1336
1337         end_page = pfn_to_page(end_pfn);
1338
1339         /* This gives a shorter code than deriving page_zone(end_page) */
1340         if (page_zone_id(start_page) != page_zone_id(end_page))
1341                 return NULL;
1342
1343         return start_page;
1344 }
1345
1346 void set_zone_contiguous(struct zone *zone)
1347 {
1348         unsigned long block_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1349         unsigned long block_end_pfn;
1350
1351         block_end_pfn = ALIGN(block_start_pfn + 1, pageblock_nr_pages);
1352         for (; block_start_pfn < zone_end_pfn(zone);
1353                         block_start_pfn = block_end_pfn,
1354                          block_end_pfn += pageblock_nr_pages) {
1355
1356                 block_end_pfn = min(block_end_pfn, zone_end_pfn(zone));
1357
1358                 if (!__pageblock_pfn_to_page(block_start_pfn,
1359                                              block_end_pfn, zone))
1360                         return;
1361         }
1362
1363         /* We confirm that there is no hole */
1364         zone->contiguous = true;
1365 }
1366
1367 void clear_zone_contiguous(struct zone *zone)
1368 {
1369         zone->contiguous = false;
1370 }
1371
1372 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1373 static void __init deferred_free_range(struct page *page,
1374                                         unsigned long pfn, int nr_pages)
1375 {
1376         int i;
1377
1378         if (!page)
1379                 return;
1380
1381         /* Free a large naturally-aligned chunk if possible */
1382         if (nr_pages == MAX_ORDER_NR_PAGES &&
1383             (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES-1)) == 0) {
1384                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
1385                 __free_pages_boot_core(page, MAX_ORDER-1);
1386                 return;
1387         }
1388
1389         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
1390                 __free_pages_boot_core(page, 0);
1391 }
1392
1393 /* Completion tracking for deferred_init_memmap() threads */
1394 static atomic_t pgdat_init_n_undone __initdata;
1395 static __initdata DECLARE_COMPLETION(pgdat_init_all_done_comp);
1396
1397 static inline void __init pgdat_init_report_one_done(void)
1398 {
1399         if (atomic_dec_and_test(&pgdat_init_n_undone))
1400                 complete(&pgdat_init_all_done_comp);
1401 }
1402
1403 /* Initialise remaining memory on a node */
1404 static int __init deferred_init_memmap(void *data)
1405 {
1406         pg_data_t *pgdat = data;
1407         int nid = pgdat->node_id;
1408         struct mminit_pfnnid_cache nid_init_state = { };
1409         unsigned long start = jiffies;
1410         unsigned long nr_pages = 0;
1411         unsigned long walk_start, walk_end;
1412         int i, zid;
1413         struct zone *zone;
1414         unsigned long first_init_pfn = pgdat->first_deferred_pfn;
1415         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
1416
1417         if (first_init_pfn == ULONG_MAX) {
1418                 pgdat_init_report_one_done();
1419                 return 0;
1420         }
1421
1422         /* Bind memory initialisation thread to a local node if possible */
1423         if (!cpumask_empty(cpumask))
1424                 set_cpus_allowed_ptr(current, cpumask);
1425
1426         /* Sanity check boundaries */
1427         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn < pgdat->node_start_pfn);
1428         BUG_ON(pgdat->first_deferred_pfn > pgdat_end_pfn(pgdat));
1429         pgdat->first_deferred_pfn = ULONG_MAX;
1430
1431         /* Only the highest zone is deferred so find it */
1432         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1433                 zone = pgdat->node_zones + zid;
1434                 if (first_init_pfn < zone_end_pfn(zone))
1435                         break;
1436         }
1437
1438         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &walk_start, &walk_end, NULL) {
1439                 unsigned long pfn, end_pfn;
1440                 struct page *page = NULL;
1441                 struct page *free_base_page = NULL;
1442                 unsigned long free_base_pfn = 0;
1443                 int nr_to_free = 0;
1444
1445                 end_pfn = min(walk_end, zone_end_pfn(zone));
1446                 pfn = first_init_pfn;
1447                 if (pfn < walk_start)
1448                         pfn = walk_start;
1449                 if (pfn < zone->zone_start_pfn)
1450                         pfn = zone->zone_start_pfn;
1451
1452                 for (; pfn < end_pfn; pfn++) {
1453                         if (!pfn_valid_within(pfn))
1454                                 goto free_range;
1455
1456                         /*
1457                          * Ensure pfn_valid is checked every
1458                          * MAX_ORDER_NR_PAGES for memory holes
1459                          */
1460                         if ((pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) == 0) {
1461                                 if (!pfn_valid(pfn)) {
1462                                         page = NULL;
1463                                         goto free_range;
1464                                 }
1465                         }
1466
1467                         if (!meminit_pfn_in_nid(pfn, nid, &nid_init_state)) {
1468                                 page = NULL;
1469                                 goto free_range;
1470                         }
1471
1472                         /* Minimise pfn page lookups and scheduler checks */
1473                         if (page && (pfn & (MAX_ORDER_NR_PAGES - 1)) != 0) {
1474                                 page++;
1475                         } else {
1476                                 nr_pages += nr_to_free;
1477                                 deferred_free_range(free_base_page,
1478                                                 free_base_pfn, nr_to_free);
1479                                 free_base_page = NULL;
1480                                 free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1481
1482                                 page = pfn_to_page(pfn);
1483                                 cond_resched();
1484                         }
1485
1486                         if (page->flags) {
1487                                 VM_BUG_ON(page_zone(page) != zone);
1488                                 goto free_range;
1489                         }
1490
1491                         __init_single_page(page, pfn, zid, nid);
1492                         if (!free_base_page) {
1493                                 free_base_page = page;
1494                                 free_base_pfn = pfn;
1495                                 nr_to_free = 0;
1496                         }
1497                         nr_to_free++;
1498
1499                         /* Where possible, batch up pages for a single free */
1500                         continue;
1501 free_range:
1502                         /* Free the current block of pages to allocator */
1503                         nr_pages += nr_to_free;
1504                         deferred_free_range(free_base_page, free_base_pfn,
1505                                                                 nr_to_free);
1506                         free_base_page = NULL;
1507                         free_base_pfn = nr_to_free = 0;
1508                 }
1509
1510                 first_init_pfn = max(end_pfn, first_init_pfn);
1511         }
1512
1513         /* Sanity check that the next zone really is unpopulated */
1514         WARN_ON(++zid < MAX_NR_ZONES && populated_zone(++zone));
1515
1516         pr_info("node %d initialised, %lu pages in %ums\n", nid, nr_pages,
1517                                         jiffies_to_msecs(jiffies - start));
1518
1519         pgdat_init_report_one_done();
1520         return 0;
1521 }
1522 #endif /* CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT */
1523
1524 void __init page_alloc_init_late(void)
1525 {
1526         struct zone *zone;
1527
1528 #ifdef CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT
1529         int nid;
1530
1531         /* There will be num_node_state(N_MEMORY) threads */
1532         atomic_set(&pgdat_init_n_undone, num_node_state(N_MEMORY));
1533         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
1534                 kthread_run(deferred_init_memmap, NODE_DATA(nid), "pgdatinit%d", nid);
1535         }
1536
1537         /* Block until all are initialised */
1538         wait_for_completion(&pgdat_init_all_done_comp);
1539
1540         /* Reinit limits that are based on free pages after the kernel is up */
1541         files_maxfiles_init();
1542 #endif
1543
1544         for_each_populated_zone(zone)
1545                 set_zone_contiguous(zone);
1546 }
1547
1548 #ifdef CONFIG_CMA
1549 /* Free whole pageblock and set its migration type to MIGRATE_CMA. */
1550 void __init init_cma_reserved_pageblock(struct page *page)
1551 {
1552         unsigned i = pageblock_nr_pages;
1553         struct page *p = page;
1554
1555         do {
1556                 __ClearPageReserved(p);
1557                 set_page_count(p, 0);
1558         } while (++p, --i);
1559
1560         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_CMA);
1561
1562         if (pageblock_order >= MAX_ORDER) {
1563                 i = pageblock_nr_pages;
1564                 p = page;
1565                 do {
1566                         set_page_refcounted(p);
1567                         __free_pages(p, MAX_ORDER - 1);
1568                         p += MAX_ORDER_NR_PAGES;
1569                 } while (i -= MAX_ORDER_NR_PAGES);
1570         } else {
1571                 set_page_refcounted(page);
1572                 __free_pages(page, pageblock_order);
1573         }
1574
1575         adjust_managed_page_count(page, pageblock_nr_pages);
1576 }
1577 #endif
1578
1579 /*
1580  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
1581  * Please do not alter this order without good reasons and regression
1582  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
1583  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
1584  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
1585  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
1586  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
1587  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
1588  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
1589  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
1590  *
1591  * -- nyc
1592  */
1593 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
1594         int low, int high, struct free_area *area,
1595         int migratetype)
1596 {
1597         unsigned long size = 1 << high;
1598
1599         while (high > low) {
1600                 area--;
1601                 high--;
1602                 size >>= 1;
1603                 VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, &page[size]), &page[size]);
1604
1605                 if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC) &&
1606                         debug_guardpage_enabled() &&
1607                         high < debug_guardpage_minorder()) {
1608                         /*
1609                          * Mark as guard pages (or page), that will allow to
1610                          * merge back to allocator when buddy will be freed.
1611                          * Corresponding page table entries will not be touched,
1612                          * pages will stay not present in virtual address space
1613                          */
1614                         set_page_guard(zone, &page[size], high, migratetype);
1615                         continue;
1616                 }
1617                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list[migratetype]);
1618                 area->nr_free++;
1619                 set_page_order(&page[size], high);
1620         }
1621 }
1622
1623 /*
1624  * This page is about to be returned from the page allocator
1625  */
1626 static inline int check_new_page(struct page *page)
1627 {
1628         const char *bad_reason;
1629         unsigned long bad_flags;
1630
1631         if (page_expected_state(page, PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP|__PG_HWPOISON))
1632                 return 0;
1633
1634         bad_reason = NULL;
1635         bad_flags = 0;
1636         if (unlikely(atomic_read(&page->_mapcount) != -1))
1637                 bad_reason = "nonzero mapcount";
1638         if (unlikely(page->mapping != NULL))
1639                 bad_reason = "non-NULL mapping";
1640         if (unlikely(page_ref_count(page) != 0))
1641                 bad_reason = "nonzero _count";
1642         if (unlikely(page->flags & __PG_HWPOISON)) {
1643                 bad_reason = "HWPoisoned (hardware-corrupted)";
1644                 bad_flags = __PG_HWPOISON;
1645         }
1646         if (unlikely(page->flags & PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP)) {
1647                 bad_reason = "PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP flag set";
1648                 bad_flags = PAGE_FLAGS_CHECK_AT_PREP;
1649         }
1650 #ifdef CONFIG_MEMCG
1651         if (unlikely(page->mem_cgroup))
1652                 bad_reason = "page still charged to cgroup";
1653 #endif
1654         if (unlikely(bad_reason)) {
1655                 bad_page(page, bad_reason, bad_flags);
1656                 return 1;
1657         }
1658         return 0;
1659 }
1660
1661 static inline bool free_pages_prezeroed(bool poisoned)
1662 {
1663         return IS_ENABLED(CONFIG_PAGE_POISONING_ZERO) &&
1664                 page_poisoning_enabled() && poisoned;
1665 }
1666
1667 static int prep_new_page(struct page *page, unsigned int order, gfp_t gfp_flags,
1668                                                         unsigned int alloc_flags)
1669 {
1670         int i;
1671         bool poisoned = true;
1672
1673         for (i = 0; i < (1 << order); i++) {
1674                 struct page *p = page + i;
1675                 if (unlikely(check_new_page(p)))
1676                         return 1;
1677                 if (poisoned)
1678                         poisoned &= page_is_poisoned(p);
1679         }
1680
1681         set_page_private(page, 0);
1682         set_page_refcounted(page);
1683
1684         arch_alloc_page(page, order);
1685         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
1686         kernel_poison_pages(page, 1 << order, 1);
1687         kasan_alloc_pages(page, order);
1688
1689         if (!free_pages_prezeroed(poisoned) && (gfp_flags & __GFP_ZERO))
1690                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
1691                         clear_highpage(page + i);
1692
1693         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
1694                 prep_compound_page(page, order);
1695
1696         set_page_owner(page, order, gfp_flags);
1697
1698         /*
1699          * page is set pfmemalloc when ALLOC_NO_WATERMARKS was necessary to
1700          * allocate the page. The expectation is that the caller is taking
1701          * steps that will free more memory. The caller should avoid the page
1702          * being used for !PFMEMALLOC purposes.
1703          */
1704         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
1705                 set_page_pfmemalloc(page);
1706         else
1707                 clear_page_pfmemalloc(page);
1708
1709         return 0;
1710 }
1711
1712 /*
1713  * Go through the free lists for the given migratetype and remove
1714  * the smallest available page from the freelists
1715  */
1716 static inline
1717 struct page *__rmqueue_smallest(struct zone *zone, unsigned int order,
1718                                                 int migratetype)
1719 {
1720         unsigned int current_order;
1721         struct free_area *area;
1722         struct page *page;
1723
1724         /* Find a page of the appropriate size in the preferred list */
1725         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
1726                 area = &(zone->free_area[current_order]);
1727                 page = list_first_entry_or_null(&area->free_list[migratetype],
1728                                                         struct page, lru);
1729                 if (!page)
1730                         continue;
1731                 list_del(&page->lru);
1732                 rmv_page_order(page);
1733                 area->nr_free--;
1734                 expand(zone, page, order, current_order, area, migratetype);
1735                 set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
1736                 return page;
1737         }
1738
1739         return NULL;
1740 }
1741
1742
1743 /*
1744  * This array describes the order lists are fallen back to when
1745  * the free lists for the desirable migrate type are depleted
1746  */
1747 static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {
1748         [MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1749         [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,   MIGRATE_TYPES },
1750         [MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_TYPES },
1751 #ifdef CONFIG_CMA
1752         [MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1753 #endif
1754 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
1755         [MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_TYPES }, /* Never used */
1756 #endif
1757 };
1758
1759 #ifdef CONFIG_CMA
1760 static struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1761                                         unsigned int order)
1762 {
1763         return __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_CMA);
1764 }
1765 #else
1766 static inline struct page *__rmqueue_cma_fallback(struct zone *zone,
1767                                         unsigned int order) { return NULL; }
1768 #endif
1769
1770 /*
1771  * Move the free pages in a range to the free lists of the requested type.
1772  * Note that start_page and end_pages are not aligned on a pageblock
1773  * boundary. If alignment is required, use move_freepages_block()
1774  */
1775 int move_freepages(struct zone *zone,
1776                           struct page *start_page, struct page *end_page,
1777                           int migratetype)
1778 {
1779         struct page *page;
1780         unsigned int order;
1781         int pages_moved = 0;
1782
1783 #ifndef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
1784         /*
1785          * page_zone is not safe to call in this context when
1786          * CONFIG_HOLES_IN_ZONE is set. This bug check is probably redundant
1787          * anyway as we check zone boundaries in move_freepages_block().
1788          * Remove at a later date when no bug reports exist related to
1789          * grouping pages by mobility
1790          */
1791         VM_BUG_ON(page_zone(start_page) != page_zone(end_page));
1792 #endif
1793
1794         for (page = start_page; page <= end_page;) {
1795                 /* Make sure we are not inadvertently changing nodes */
1796                 VM_BUG_ON_PAGE(page_to_nid(page) != zone_to_nid(zone), page);
1797
1798                 if (!pfn_valid_within(page_to_pfn(page))) {
1799                         page++;
1800                         continue;
1801                 }
1802
1803                 if (!PageBuddy(page)) {
1804                         page++;
1805                         continue;
1806                 }
1807
1808                 order = page_order(page);
1809                 list_move(&page->lru,
1810                           &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);
1811                 page += 1 << order;
1812                 pages_moved += 1 << order;
1813         }
1814
1815         return pages_moved;
1816 }
1817
1818 int move_freepages_block(struct zone *zone, struct page *page,
1819                                 int migratetype)
1820 {
1821         unsigned long start_pfn, end_pfn;
1822         struct page *start_page, *end_page;
1823
1824         start_pfn = page_to_pfn(page);
1825         start_pfn = start_pfn & ~(pageblock_nr_pages-1);
1826         start_page = pfn_to_page(start_pfn);
1827         end_page = start_page + pageblock_nr_pages - 1;
1828         end_pfn = start_pfn + pageblock_nr_pages - 1;
1829
1830         /* Do not cross zone boundaries */
1831         if (!zone_spans_pfn(zone, start_pfn))
1832                 start_page = page;
1833         if (!zone_spans_pfn(zone, end_pfn))
1834                 return 0;
1835
1836         return move_freepages(zone, start_page, end_page, migratetype);
1837 }
1838
1839 static void change_pageblock_range(struct page *pageblock_page,
1840                                         int start_order, int migratetype)
1841 {
1842         int nr_pageblocks = 1 << (start_order - pageblock_order);
1843
1844         while (nr_pageblocks--) {
1845                 set_pageblock_migratetype(pageblock_page, migratetype);
1846                 pageblock_page += pageblock_nr_pages;
1847         }
1848 }
1849
1850 /*
1851  * When we are falling back to another migratetype during allocation, try to
1852  * steal extra free pages from the same pageblocks to satisfy further
1853  * allocations, instead of polluting multiple pageblocks.
1854  *
1855  * If we are stealing a relatively large buddy page, it is likely there will
1856  * be more free pages in the pageblock, so try to steal them all. For
1857  * reclaimable and unmovable allocations, we steal regardless of page size,
1858  * as fragmentation caused by those allocations polluting movable pageblocks
1859  * is worse than movable allocations stealing from unmovable and reclaimable
1860  * pageblocks.
1861  */
1862 static bool can_steal_fallback(unsigned int order, int start_mt)
1863 {
1864         /*
1865          * Leaving this order check is intended, although there is
1866          * relaxed order check in next check. The reason is that
1867          * we can actually steal whole pageblock if this condition met,
1868          * but, below check doesn't guarantee it and that is just heuristic
1869          * so could be changed anytime.
1870          */
1871         if (order >= pageblock_order)
1872                 return true;
1873
1874         if (order >= pageblock_order / 2 ||
1875                 start_mt == MIGRATE_RECLAIMABLE ||
1876                 start_mt == MIGRATE_UNMOVABLE ||
1877                 page_group_by_mobility_disabled)
1878                 return true;
1879
1880         return false;
1881 }
1882
1883 /*
1884  * This function implements actual steal behaviour. If order is large enough,
1885  * we can steal whole pageblock. If not, we first move freepages in this
1886  * pageblock and check whether half of pages are moved or not. If half of
1887  * pages are moved, we can change migratetype of pageblock and permanently
1888  * use it's pages as requested migratetype in the future.
1889  */
1890 static void steal_suitable_fallback(struct zone *zone, struct page *page,
1891                                                           int start_type)
1892 {
1893         unsigned int current_order = page_order(page);
1894         int pages;
1895
1896         /* Take ownership for orders >= pageblock_order */
1897         if (current_order >= pageblock_order) {
1898                 change_pageblock_range(page, current_order, start_type);
1899                 return;
1900         }
1901
1902         pages = move_freepages_block(zone, page, start_type);
1903
1904         /* Claim the whole block if over half of it is free */
1905         if (pages >= (1 << (pageblock_order-1)) ||
1906                         page_group_by_mobility_disabled)
1907                 set_pageblock_migratetype(page, start_type);
1908 }
1909
1910 /*
1911  * Check whether there is a suitable fallback freepage with requested order.
1912  * If only_stealable is true, this function returns fallback_mt only if
1913  * we can steal other freepages all together. This would help to reduce
1914  * fragmentation due to mixed migratetype pages in one pageblock.
1915  */
1916 int find_suitable_fallback(struct free_area *area, unsigned int order,
1917                         int migratetype, bool only_stealable, bool *can_steal)
1918 {
1919         int i;
1920         int fallback_mt;
1921
1922         if (area->nr_free == 0)
1923                 return -1;
1924
1925         *can_steal = false;
1926         for (i = 0;; i++) {
1927                 fallback_mt = fallbacks[migratetype][i];
1928                 if (fallback_mt == MIGRATE_TYPES)
1929                         break;
1930
1931                 if (list_empty(&area->free_list[fallback_mt]))
1932                         continue;
1933
1934                 if (can_steal_fallback(order, migratetype))
1935                         *can_steal = true;
1936
1937                 if (!only_stealable)
1938                         return fallback_mt;
1939
1940                 if (*can_steal)
1941                         return fallback_mt;
1942         }
1943
1944         return -1;
1945 }
1946
1947 /*
1948  * Reserve a pageblock for exclusive use of high-order atomic allocations if
1949  * there are no empty page blocks that contain a page with a suitable order
1950  */
1951 static void reserve_highatomic_pageblock(struct page *page, struct zone *zone,
1952                                 unsigned int alloc_order)
1953 {
1954         int mt;
1955         unsigned long max_managed, flags;
1956
1957         /*
1958          * Limit the number reserved to 1 pageblock or roughly 1% of a zone.
1959          * Check is race-prone but harmless.
1960          */
1961         max_managed = (zone->managed_pages / 100) + pageblock_nr_pages;
1962         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1963                 return;
1964
1965         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1966
1967         /* Recheck the nr_reserved_highatomic limit under the lock */
1968         if (zone->nr_reserved_highatomic >= max_managed)
1969                 goto out_unlock;
1970
1971         /* Yoink! */
1972         mt = get_pageblock_migratetype(page);
1973         if (mt != MIGRATE_HIGHATOMIC &&
1974                         !is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt)) {
1975                 zone->nr_reserved_highatomic += pageblock_nr_pages;
1976                 set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1977                 move_freepages_block(zone, page, MIGRATE_HIGHATOMIC);
1978         }
1979
1980 out_unlock:
1981         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1982 }
1983
1984 /*
1985  * Used when an allocation is about to fail under memory pressure. This
1986  * potentially hurts the reliability of high-order allocations when under
1987  * intense memory pressure but failed atomic allocations should be easier
1988  * to recover from than an OOM.
1989  */
1990 static void unreserve_highatomic_pageblock(const struct alloc_context *ac)
1991 {
1992         struct zonelist *zonelist = ac->zonelist;
1993         unsigned long flags;
1994         struct zoneref *z;
1995         struct zone *zone;
1996         struct page *page;
1997         int order;
1998
1999         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, ac->high_zoneidx,
2000                                                                 ac->nodemask) {
2001                 /* Preserve at least one pageblock */
2002                 if (zone->nr_reserved_highatomic <= pageblock_nr_pages)
2003                         continue;
2004
2005                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2006                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
2007                         struct free_area *area = &(zone->free_area[order]);
2008
2009                         page = list_first_entry_or_null(
2010                                         &area->free_list[MIGRATE_HIGHATOMIC],
2011                                         struct page, lru);
2012                         if (!page)
2013                                 continue;
2014
2015                         /*
2016                          * It should never happen but changes to locking could
2017                          * inadvertently allow a per-cpu drain to add pages
2018                          * to MIGRATE_HIGHATOMIC while unreserving so be safe
2019                          * and watch for underflows.
2020                          */
2021                         zone->nr_reserved_highatomic -= min(pageblock_nr_pages,
2022                                 zone->nr_reserved_highatomic);
2023
2024                         /*
2025                          * Convert to ac->migratetype and avoid the normal
2026                          * pageblock stealing heuristics. Minimally, the caller
2027                          * is doing the work and needs the pages. More
2028                          * importantly, if the block was always converted to
2029                          * MIGRATE_UNMOVABLE or another type then the number
2030                          * of pageblocks that cannot be completely freed
2031                          * may increase.
2032                          */
2033                         set_pageblock_migratetype(page, ac->migratetype);
2034                         move_freepages_block(zone, page, ac->migratetype);
2035                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2036                         return;
2037                 }
2038                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2039         }
2040 }
2041
2042 /* Remove an element from the buddy allocator from the fallback list */
2043 static inline struct page *
2044 __rmqueue_fallback(struct zone *zone, unsigned int order, int start_migratetype)
2045 {
2046         struct free_area *area;
2047         unsigned int current_order;
2048         struct page *page;
2049         int fallback_mt;
2050         bool can_steal;
2051
2052         /* Find the largest possible block of pages in the other list */
2053         for (current_order = MAX_ORDER-1;
2054                                 current_order >= order && current_order <= MAX_ORDER-1;
2055                                 --current_order) {
2056                 area = &(zone->free_area[current_order]);
2057                 fallback_mt = find_suitable_fallback(area, current_order,
2058                                 start_migratetype, false, &can_steal);
2059                 if (fallback_mt == -1)
2060                         continue;
2061
2062                 page = list_first_entry(&area->free_list[fallback_mt],
2063                                                 struct page, lru);
2064                 if (can_steal)
2065                         steal_suitable_fallback(zone, page, start_migratetype);
2066
2067                 /* Remove the page from the freelists */
2068                 area->nr_free--;
2069                 list_del(&page->lru);
2070                 rmv_page_order(page);
2071
2072                 expand(zone, page, order, current_order, area,
2073                                         start_migratetype);
2074                 /*
2075                  * The pcppage_migratetype may differ from pageblock's
2076                  * migratetype depending on the decisions in
2077                  * find_suitable_fallback(). This is OK as long as it does not
2078                  * differ for MIGRATE_CMA pageblocks. Those can be used as
2079                  * fallback only via special __rmqueue_cma_fallback() function
2080                  */
2081                 set_pcppage_migratetype(page, start_migratetype);
2082
2083                 trace_mm_page_alloc_extfrag(page, order, current_order,
2084                         start_migratetype, fallback_mt);
2085
2086                 return page;
2087         }
2088
2089         return NULL;
2090 }
2091
2092 /*
2093  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
2094  * Call me with the zone->lock already held.
2095  */
2096 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order,
2097                                 int migratetype)
2098 {
2099         struct page *page;
2100
2101         page = __rmqueue_smallest(zone, order, migratetype);
2102         if (unlikely(!page)) {
2103                 if (migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
2104                         page = __rmqueue_cma_fallback(zone, order);
2105
2106                 if (!page)
2107                         page = __rmqueue_fallback(zone, order, migratetype);
2108         }
2109
2110         trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2111         return page;
2112 }
2113
2114 /*
2115  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
2116  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
2117  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
2118  */
2119 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order,
2120                         unsigned long count, struct list_head *list,
2121                         int migratetype, bool cold)
2122 {
2123         int i;
2124
2125         spin_lock(&zone->lock);
2126         for (i = 0; i < count; ++i) {
2127                 struct page *page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2128                 if (unlikely(page == NULL))
2129                         break;
2130
2131                 /*
2132                  * Split buddy pages returned by expand() are received here
2133                  * in physical page order. The page is added to the callers and
2134                  * list and the list head then moves forward. From the callers
2135                  * perspective, the linked list is ordered by page number in
2136                  * some conditions. This is useful for IO devices that can
2137                  * merge IO requests if the physical pages are ordered
2138                  * properly.
2139                  */
2140                 if (likely(!cold))
2141                         list_add(&page->lru, list);
2142                 else
2143                         list_add_tail(&page->lru, list);
2144                 list = &page->lru;
2145                 if (is_migrate_cma(get_pcppage_migratetype(page)))
2146                         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES,
2147                                               -(1 << order));
2148         }
2149         __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, -(i << order));
2150         spin_unlock(&zone->lock);
2151         return i;
2152 }
2153
2154 #ifdef CONFIG_NUMA
2155 /*
2156  * Called from the vmstat counter updater to drain pagesets of this
2157  * currently executing processor on remote nodes after they have
2158  * expired.
2159  *
2160  * Note that this function must be called with the thread pinned to
2161  * a single processor.
2162  */
2163 void drain_zone_pages(struct zone *zone, struct per_cpu_pages *pcp)
2164 {
2165         unsigned long flags;
2166         int to_drain, batch;
2167
2168         local_irq_save(flags);
2169         batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2170         to_drain = min(pcp->count, batch);
2171         if (to_drain > 0) {
2172                 free_pcppages_bulk(zone, to_drain, pcp);
2173                 pcp->count -= to_drain;
2174         }
2175         local_irq_restore(flags);
2176 }
2177 #endif
2178
2179 /*
2180  * Drain pcplists of the indicated processor and zone.
2181  *
2182  * The processor must either be the current processor and the
2183  * thread pinned to the current processor or a processor that
2184  * is not online.
2185  */
2186 static void drain_pages_zone(unsigned int cpu, struct zone *zone)
2187 {
2188         unsigned long flags;
2189         struct per_cpu_pageset *pset;
2190         struct per_cpu_pages *pcp;
2191
2192         local_irq_save(flags);
2193         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2194
2195         pcp = &pset->pcp;
2196         if (pcp->count) {
2197                 free_pcppages_bulk(zone, pcp->count, pcp);
2198                 pcp->count = 0;
2199         }
2200         local_irq_restore(flags);
2201 }
2202
2203 /*
2204  * Drain pcplists of all zones on the indicated processor.
2205  *
2206  * The processor must either be the current processor and the
2207  * thread pinned to the current processor or a processor that
2208  * is not online.
2209  */
2210 static void drain_pages(unsigned int cpu)
2211 {
2212         struct zone *zone;
2213
2214         for_each_populated_zone(zone) {
2215                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2216         }
2217 }
2218
2219 /*
2220  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
2221  *
2222  * The CPU has to be pinned. When zone parameter is non-NULL, spill just
2223  * the single zone's pages.
2224  */
2225 void drain_local_pages(struct zone *zone)
2226 {
2227         int cpu = smp_processor_id();
2228
2229         if (zone)
2230                 drain_pages_zone(cpu, zone);
2231         else
2232                 drain_pages(cpu);
2233 }
2234
2235 /*
2236  * Spill all the per-cpu pages from all CPUs back into the buddy allocator.
2237  *
2238  * When zone parameter is non-NULL, spill just the single zone's pages.
2239  *
2240  * Note that this code is protected against sending an IPI to an offline
2241  * CPU but does not guarantee sending an IPI to newly hotplugged CPUs:
2242  * on_each_cpu_mask() blocks hotplug and won't talk to offlined CPUs but
2243  * nothing keeps CPUs from showing up after we populated the cpumask and
2244  * before the call to on_each_cpu_mask().
2245  */
2246 void drain_all_pages(struct zone *zone)
2247 {
2248         int cpu;
2249
2250         /*
2251          * Allocate in the BSS so we wont require allocation in
2252          * direct reclaim path for CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK=y
2253          */
2254         static cpumask_t cpus_with_pcps;
2255
2256         /*
2257          * We don't care about racing with CPU hotplug event
2258          * as offline notification will cause the notified
2259          * cpu to drain that CPU pcps and on_each_cpu_mask
2260          * disables preemption as part of its processing
2261          */
2262         for_each_online_cpu(cpu) {
2263                 struct per_cpu_pageset *pcp;
2264                 struct zone *z;
2265                 bool has_pcps = false;
2266
2267                 if (zone) {
2268                         pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
2269                         if (pcp->pcp.count)
2270                                 has_pcps = true;
2271                 } else {
2272                         for_each_populated_zone(z) {
2273                                 pcp = per_cpu_ptr(z->pageset, cpu);
2274                                 if (pcp->pcp.count) {
2275                                         has_pcps = true;
2276                                         break;
2277                                 }
2278                         }
2279                 }
2280
2281                 if (has_pcps)
2282                         cpumask_set_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2283                 else
2284                         cpumask_clear_cpu(cpu, &cpus_with_pcps);
2285         }
2286         on_each_cpu_mask(&cpus_with_pcps, (smp_call_func_t) drain_local_pages,
2287                                                                 zone, 1);
2288 }
2289
2290 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
2291
2292 void mark_free_pages(struct zone *zone)
2293 {
2294         unsigned long pfn, max_zone_pfn;
2295         unsigned long flags;
2296         unsigned int order, t;
2297         struct page *page;
2298
2299         if (zone_is_empty(zone))
2300                 return;
2301
2302         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2303
2304         max_zone_pfn = zone_end_pfn(zone);
2305         for (pfn = zone->zone_start_pfn; pfn < max_zone_pfn; pfn++)
2306                 if (pfn_valid(pfn)) {
2307                         page = pfn_to_page(pfn);
2308
2309                         if (page_zone(page) != zone)
2310                                 continue;
2311
2312                         if (!swsusp_page_is_forbidden(page))
2313                                 swsusp_unset_page_free(page);
2314                 }
2315
2316         for_each_migratetype_order(order, t) {
2317                 list_for_each_entry(page,
2318                                 &zone->free_area[order].free_list[t], lru) {
2319                         unsigned long i;
2320
2321                         pfn = page_to_pfn(page);
2322                         for (i = 0; i < (1UL << order); i++)
2323                                 swsusp_set_page_free(pfn_to_page(pfn + i));
2324                 }
2325         }
2326         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2327 }
2328 #endif /* CONFIG_PM */
2329
2330 /*
2331  * Free a 0-order page
2332  * cold == true ? free a cold page : free a hot page
2333  */
2334 void free_hot_cold_page(struct page *page, bool cold)
2335 {
2336         struct zone *zone = page_zone(page);
2337         struct per_cpu_pages *pcp;
2338         unsigned long flags;
2339         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
2340         int migratetype;
2341
2342         if (!free_pages_prepare(page, 0))
2343                 return;
2344
2345         migratetype = get_pfnblock_migratetype(page, pfn);
2346         set_pcppage_migratetype(page, migratetype);
2347         local_irq_save(flags);
2348         __count_vm_event(PGFREE);
2349
2350         /*
2351          * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.
2352          * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being
2353          * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those
2354          * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free
2355          * excessively into the page allocator
2356          */
2357         if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {
2358                 if (unlikely(is_migrate_isolate(migratetype))) {
2359                         free_one_page(zone, page, pfn, 0, migratetype);
2360                         goto out;
2361                 }
2362                 migratetype = MIGRATE_MOVABLE;
2363         }
2364
2365         pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2366         if (!cold)
2367                 list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2368         else
2369                 list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);
2370         pcp->count++;
2371         if (pcp->count >= pcp->high) {
2372                 unsigned long batch = READ_ONCE(pcp->batch);
2373                 free_pcppages_bulk(zone, batch, pcp);
2374                 pcp->count -= batch;
2375         }
2376
2377 out:
2378         local_irq_restore(flags);
2379 }
2380
2381 /*
2382  * Free a list of 0-order pages
2383  */
2384 void free_hot_cold_page_list(struct list_head *list, bool cold)
2385 {
2386         struct page *page, *next;
2387
2388         list_for_each_entry_safe(page, next, list, lru) {
2389                 trace_mm_page_free_batched(page, cold);
2390                 free_hot_cold_page(page, cold);
2391         }
2392 }
2393
2394 /*
2395  * split_page takes a non-compound higher-order page, and splits it into
2396  * n (1<<order) sub-pages: page[0..n]
2397  * Each sub-page must be freed individually.
2398  *
2399  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2400  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2401  */
2402 void split_page(struct page *page, unsigned int order)
2403 {
2404         int i;
2405         gfp_t gfp_mask;
2406
2407         VM_BUG_ON_PAGE(PageCompound(page), page);
2408         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
2409
2410 #ifdef CONFIG_KMEMCHECK
2411         /*
2412          * Split shadow pages too, because free(page[0]) would
2413          * otherwise free the whole shadow.
2414          */
2415         if (kmemcheck_page_is_tracked(page))
2416                 split_page(virt_to_page(page[0].shadow), order);
2417 #endif
2418
2419         gfp_mask = get_page_owner_gfp(page);
2420         set_page_owner(page, 0, gfp_mask);
2421         for (i = 1; i < (1 << order); i++) {
2422                 set_page_refcounted(page + i);
2423                 set_page_owner(page + i, 0, gfp_mask);
2424         }
2425 }
2426 EXPORT_SYMBOL_GPL(split_page);
2427
2428 int __isolate_free_page(struct page *page, unsigned int order)
2429 {
2430         unsigned long watermark;
2431         struct zone *zone;
2432         int mt;
2433
2434         BUG_ON(!PageBuddy(page));
2435
2436         zone = page_zone(page);
2437         mt = get_pageblock_migratetype(page);
2438
2439         if (!is_migrate_isolate(mt)) {
2440                 /* Obey watermarks as if the page was being allocated */
2441                 watermark = low_wmark_pages(zone) + (1 << order);
2442                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0, watermark, 0, 0))
2443                         return 0;
2444
2445                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1UL << order), mt);
2446         }
2447
2448         /* Remove page from free list */
2449         list_del(&page->lru);
2450         zone->free_area[order].nr_free--;
2451         rmv_page_order(page);
2452
2453         set_page_owner(page, order, __GFP_MOVABLE);
2454
2455         /* Set the pageblock if the isolated page is at least a pageblock */
2456         if (order >= pageblock_order - 1) {
2457                 struct page *endpage = page + (1 << order) - 1;
2458                 for (; page < endpage; page += pageblock_nr_pages) {
2459                         int mt = get_pageblock_migratetype(page);
2460                         if (!is_migrate_isolate(mt) && !is_migrate_cma(mt))
2461                                 set_pageblock_migratetype(page,
2462                                                           MIGRATE_MOVABLE);
2463                 }
2464         }
2465
2466
2467         return 1UL << order;
2468 }
2469
2470 /*
2471  * Similar to split_page except the page is already free. As this is only
2472  * being used for migration, the migratetype of the block also changes.
2473  * As this is called with interrupts disabled, the caller is responsible
2474  * for calling arch_alloc_page() and kernel_map_page() after interrupts
2475  * are enabled.
2476  *
2477  * Note: this is probably too low level an operation for use in drivers.
2478  * Please consult with lkml before using this in your driver.
2479  */
2480 int split_free_page(struct page *page)
2481 {
2482         unsigned int order;
2483         int nr_pages;
2484
2485         order = page_order(page);
2486
2487         nr_pages = __isolate_free_page(page, order);
2488         if (!nr_pages)
2489                 return 0;
2490
2491         /* Split into individual pages */
2492         set_page_refcounted(page);
2493         split_page(page, order);
2494         return nr_pages;
2495 }
2496
2497 /*
2498  * Update NUMA hit/miss statistics
2499  *
2500  * Must be called with interrupts disabled.
2501  *
2502  * When __GFP_OTHER_NODE is set assume the node of the preferred
2503  * zone is the local node. This is useful for daemons who allocate
2504  * memory on behalf of other processes.
2505  */
2506 static inline void zone_statistics(struct zone *preferred_zone, struct zone *z,
2507                                                                 gfp_t flags)
2508 {
2509 #ifdef CONFIG_NUMA
2510         int local_nid = numa_node_id();
2511         enum zone_stat_item local_stat = NUMA_LOCAL;
2512
2513         if (unlikely(flags & __GFP_OTHER_NODE)) {
2514                 local_stat = NUMA_OTHER;
2515                 local_nid = preferred_zone->node;
2516         }
2517
2518         if (z->node == local_nid) {
2519                 __inc_zone_state(z, NUMA_HIT);
2520                 __inc_zone_state(z, local_stat);
2521         } else {
2522                 __inc_zone_state(z, NUMA_MISS);
2523                 __inc_zone_state(preferred_zone, NUMA_FOREIGN);
2524         }
2525 #endif
2526 }
2527
2528 /*
2529  * Allocate a page from the given zone. Use pcplists for order-0 allocations.
2530  */
2531 static inline
2532 struct page *buffered_rmqueue(struct zone *preferred_zone,
2533                         struct zone *zone, unsigned int order,
2534                         gfp_t gfp_flags, unsigned int alloc_flags,
2535                         int migratetype)
2536 {
2537         unsigned long flags;
2538         struct page *page;
2539         bool cold = ((gfp_flags & __GFP_COLD) != 0);
2540
2541         if (likely(order == 0)) {
2542                 struct per_cpu_pages *pcp;
2543                 struct list_head *list;
2544
2545                 local_irq_save(flags);
2546                 pcp = &this_cpu_ptr(zone->pageset)->pcp;
2547                 list = &pcp->lists[migratetype];
2548                 if (list_empty(list)) {
2549                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
2550                                         pcp->batch, list,
2551                                         migratetype, cold);
2552                         if (unlikely(list_empty(list)))
2553                                 goto failed;
2554                 }
2555
2556                 if (cold)
2557                         page = list_last_entry(list, struct page, lru);
2558                 else
2559                         page = list_first_entry(list, struct page, lru);
2560
2561                 __dec_zone_state(zone, NR_ALLOC_BATCH);
2562                 list_del(&page->lru);
2563                 pcp->count--;
2564         } else {
2565                 /*
2566                  * We most definitely don't want callers attempting to
2567                  * allocate greater than order-1 page units with __GFP_NOFAIL.
2568                  */
2569                 WARN_ON_ONCE((gfp_flags & __GFP_NOFAIL) && (order > 1));
2570                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2571
2572                 page = NULL;
2573                 if (alloc_flags & ALLOC_HARDER) {
2574                         page = __rmqueue_smallest(zone, order, MIGRATE_HIGHATOMIC);
2575                         if (page)
2576                                 trace_mm_page_alloc_zone_locked(page, order, migratetype);
2577                 }
2578                 if (!page)
2579                         page = __rmqueue(zone, order, migratetype);
2580                 spin_unlock(&zone->lock);
2581                 if (!page)
2582                         goto failed;
2583                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, -(1 << order));
2584                 __mod_zone_freepage_state(zone, -(1 << order),
2585                                           get_pcppage_migratetype(page));
2586         }
2587
2588         if (atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]) <= 0 &&
2589             !test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags))
2590                 set_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2591
2592         __count_zone_vm_events(PGALLOC, zone, 1 << order);
2593         zone_statistics(preferred_zone, zone, gfp_flags);
2594         local_irq_restore(flags);
2595
2596         VM_BUG_ON_PAGE(bad_range(zone, page), page);
2597         return page;
2598
2599 failed:
2600         local_irq_restore(flags);
2601         return NULL;
2602 }
2603
2604 #ifdef CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC
2605
2606 static struct {
2607         struct fault_attr attr;
2608
2609         bool ignore_gfp_highmem;
2610         bool ignore_gfp_reclaim;
2611         u32 min_order;
2612 } fail_page_alloc = {
2613         .attr = FAULT_ATTR_INITIALIZER,
2614         .ignore_gfp_reclaim = true,
2615         .ignore_gfp_highmem = true,
2616         .min_order = 1,
2617 };
2618
2619 static int __init setup_fail_page_alloc(char *str)
2620 {
2621         return setup_fault_attr(&fail_page_alloc.attr, str);
2622 }
2623 __setup("fail_page_alloc=", setup_fail_page_alloc);
2624
2625 static bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2626 {
2627         if (order < fail_page_alloc.min_order)
2628                 return false;
2629         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
2630                 return false;
2631         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem && (gfp_mask & __GFP_HIGHMEM))
2632                 return false;
2633         if (fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim &&
2634                         (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
2635                 return false;
2636
2637         return should_fail(&fail_page_alloc.attr, 1 << order);
2638 }
2639
2640 #ifdef CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS
2641
2642 static int __init fail_page_alloc_debugfs(void)
2643 {
2644         umode_t mode = S_IFREG | S_IRUSR | S_IWUSR;
2645         struct dentry *dir;
2646
2647         dir = fault_create_debugfs_attr("fail_page_alloc", NULL,
2648                                         &fail_page_alloc.attr);
2649         if (IS_ERR(dir))
2650                 return PTR_ERR(dir);
2651
2652         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-wait", mode, dir,
2653                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_reclaim))
2654                 goto fail;
2655         if (!debugfs_create_bool("ignore-gfp-highmem", mode, dir,
2656                                 &fail_page_alloc.ignore_gfp_highmem))
2657                 goto fail;
2658         if (!debugfs_create_u32("min-order", mode, dir,
2659                                 &fail_page_alloc.min_order))
2660                 goto fail;
2661
2662         return 0;
2663 fail:
2664         debugfs_remove_recursive(dir);
2665
2666         return -ENOMEM;
2667 }
2668
2669 late_initcall(fail_page_alloc_debugfs);
2670
2671 #endif /* CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS */
2672
2673 #else /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2674
2675 static inline bool should_fail_alloc_page(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
2676 {
2677         return false;
2678 }
2679
2680 #endif /* CONFIG_FAIL_PAGE_ALLOC */
2681
2682 /*
2683  * Return true if free base pages are above 'mark'. For high-order checks it
2684  * will return true of the order-0 watermark is reached and there is at least
2685  * one free page of a suitable size. Checking now avoids taking the zone lock
2686  * to check in the allocation paths if no pages are free.
2687  */
2688 static bool __zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order,
2689                         unsigned long mark, int classzone_idx,
2690                         unsigned int alloc_flags,
2691                         long free_pages)
2692 {
2693         long min = mark;
2694         int o;
2695         const bool alloc_harder = (alloc_flags & ALLOC_HARDER);
2696
2697         /* free_pages may go negative - that's OK */
2698         free_pages -= (1 << order) - 1;
2699
2700         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
2701                 min -= min / 2;
2702
2703         /*
2704          * If the caller does not have rights to ALLOC_HARDER then subtract
2705          * the high-atomic reserves. This will over-estimate the size of the
2706          * atomic reserve but it avoids a search.
2707          */
2708         if (likely(!alloc_harder))
2709                 free_pages -= z->nr_reserved_highatomic;
2710         else
2711                 min -= min / 4;
2712
2713 #ifdef CONFIG_CMA
2714         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2715         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2716                 free_pages -= zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2717 #endif
2718
2719         /*
2720          * Check watermarks for an order-0 allocation request. If these
2721          * are not met, then a high-order request also cannot go ahead
2722          * even if a suitable page happened to be free.
2723          */
2724         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2725                 return false;
2726
2727         /* If this is an order-0 request then the watermark is fine */
2728         if (!order)
2729                 return true;
2730
2731         /* For a high-order request, check at least one suitable page is free */
2732         for (o = order; o < MAX_ORDER; o++) {
2733                 struct free_area *area = &z->free_area[o];
2734                 int mt;
2735
2736                 if (!area->nr_free)
2737                         continue;
2738
2739                 if (alloc_harder)
2740                         return true;
2741
2742                 for (mt = 0; mt < MIGRATE_PCPTYPES; mt++) {
2743                         if (!list_empty(&area->free_list[mt]))
2744                                 return true;
2745                 }
2746
2747 #ifdef CONFIG_CMA
2748                 if ((alloc_flags & ALLOC_CMA) &&
2749                     !list_empty(&area->free_list[MIGRATE_CMA])) {
2750                         return true;
2751                 }
2752 #endif
2753         }
2754         return false;
2755 }
2756
2757 bool zone_watermark_ok(struct zone *z, unsigned int order, unsigned long mark,
2758                       int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2759 {
2760         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2761                                         zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES));
2762 }
2763
2764 static inline bool zone_watermark_fast(struct zone *z, unsigned int order,
2765                 unsigned long mark, int classzone_idx, unsigned int alloc_flags)
2766 {
2767         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2768         long cma_pages = 0;
2769
2770 #ifdef CONFIG_CMA
2771         /* If allocation can't use CMA areas don't use free CMA pages */
2772         if (!(alloc_flags & ALLOC_CMA))
2773                 cma_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_CMA_PAGES);
2774 #endif
2775
2776         /*
2777          * Fast check for order-0 only. If this fails then the reserves
2778          * need to be calculated. There is a corner case where the check
2779          * passes but only the high-order atomic reserve are free. If
2780          * the caller is !atomic then it'll uselessly search the free
2781          * list. That corner case is then slower but it is harmless.
2782          */
2783         if (!order && (free_pages - cma_pages) > mark + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
2784                 return true;
2785
2786         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, alloc_flags,
2787                                         free_pages);
2788 }
2789
2790 bool zone_watermark_ok_safe(struct zone *z, unsigned int order,
2791                         unsigned long mark, int classzone_idx)
2792 {
2793         long free_pages = zone_page_state(z, NR_FREE_PAGES);
2794
2795         if (z->percpu_drift_mark && free_pages < z->percpu_drift_mark)
2796                 free_pages = zone_page_state_snapshot(z, NR_FREE_PAGES);
2797
2798         return __zone_watermark_ok(z, order, mark, classzone_idx, 0,
2799                                                                 free_pages);
2800 }
2801
2802 #ifdef CONFIG_NUMA
2803 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2804 {
2805         return local_zone->node == zone->node;
2806 }
2807
2808 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2809 {
2810         return node_distance(zone_to_nid(local_zone), zone_to_nid(zone)) <
2811                                 RECLAIM_DISTANCE;
2812 }
2813 #else   /* CONFIG_NUMA */
2814 static bool zone_local(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2815 {
2816         return true;
2817 }
2818
2819 static bool zone_allows_reclaim(struct zone *local_zone, struct zone *zone)
2820 {
2821         return true;
2822 }
2823 #endif  /* CONFIG_NUMA */
2824
2825 static void reset_alloc_batches(struct zone *preferred_zone)
2826 {
2827         struct zone *zone = preferred_zone->zone_pgdat->node_zones;
2828
2829         do {
2830                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
2831                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
2832                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
2833                 clear_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags);
2834         } while (zone++ != preferred_zone);
2835 }
2836
2837 /*
2838  * get_page_from_freelist goes through the zonelist trying to allocate
2839  * a page.
2840  */
2841 static struct page *
2842 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, int alloc_flags,
2843                                                 const struct alloc_context *ac)
2844 {
2845         struct zoneref *z = ac->preferred_zoneref;
2846         struct zone *zone;
2847         bool fair_skipped = false;
2848         bool apply_fair = (alloc_flags & ALLOC_FAIR);
2849
2850 zonelist_scan:
2851         /*
2852          * Scan zonelist, looking for a zone with enough free.
2853          * See also __cpuset_node_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
2854          */
2855         for_next_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist, ac->high_zoneidx,
2856                                                                 ac->nodemask) {
2857                 struct page *page;
2858                 unsigned long mark;
2859
2860                 if (cpusets_enabled() &&
2861                         (alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
2862                         !__cpuset_zone_allowed(zone, gfp_mask))
2863                                 continue;
2864                 /*
2865                  * Distribute pages in proportion to the individual
2866                  * zone size to ensure fair page aging.  The zone a
2867                  * page was allocated in should have no effect on the
2868                  * time the page has in memory before being reclaimed.
2869                  */
2870                 if (apply_fair) {
2871                         if (test_bit(ZONE_FAIR_DEPLETED, &zone->flags)) {
2872                                 fair_skipped = true;
2873                                 continue;
2874                         }
2875                         if (!zone_local(ac->preferred_zoneref->zone, zone)) {
2876                                 if (fair_skipped)
2877                                         goto reset_fair;
2878                                 apply_fair = false;
2879                         }
2880                 }
2881                 /*
2882                  * When allocating a page cache page for writing, we
2883                  * want to get it from a zone that is within its dirty
2884                  * limit, such that no single zone holds more than its
2885                  * proportional share of globally allowed dirty pages.
2886                  * The dirty limits take into account the zone's
2887                  * lowmem reserves and high watermark so that kswapd
2888                  * should be able to balance it without having to
2889                  * write pages from its LRU list.
2890                  *
2891                  * This may look like it could increase pressure on
2892                  * lower zones by failing allocations in higher zones
2893                  * before they are full.  But the pages that do spill
2894                  * over are limited as the lower zones are protected
2895                  * by this very same mechanism.  It should not become
2896                  * a practical burden to them.
2897                  *
2898                  * XXX: For now, allow allocations to potentially
2899                  * exceed the per-zone dirty limit in the slowpath
2900                  * (spread_dirty_pages unset) before going into reclaim,
2901                  * which is important when on a NUMA setup the allowed
2902                  * zones are together not big enough to reach the
2903                  * global limit.  The proper fix for these situations
2904                  * will require awareness of zones in the
2905                  * dirty-throttling and the flusher threads.
2906                  */
2907                 if (ac->spread_dirty_pages && !zone_dirty_ok(zone))
2908                         continue;
2909
2910                 mark = zone->watermark[alloc_flags & ALLOC_WMARK_MASK];
2911                 if (!zone_watermark_fast(zone, order, mark,
2912                                        ac_classzone_idx(ac), alloc_flags)) {
2913                         int ret;
2914
2915                         /* Checked here to keep the fast path fast */
2916                         BUILD_BUG_ON(ALLOC_NO_WATERMARKS < NR_WMARK);
2917                         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)
2918                                 goto try_this_zone;
2919
2920                         if (zone_reclaim_mode == 0 ||
2921                             !zone_allows_reclaim(ac->preferred_zoneref->zone, zone))
2922                                 continue;
2923
2924                         ret = zone_reclaim(zone, gfp_mask, order);
2925                         switch (ret) {
2926                         case ZONE_RECLAIM_NOSCAN:
2927                                 /* did not scan */
2928                                 continue;
2929                         case ZONE_RECLAIM_FULL:
2930                                 /* scanned but unreclaimable */
2931                                 continue;
2932                         default:
2933                                 /* did we reclaim enough */
2934                                 if (zone_watermark_ok(zone, order, mark,
2935                                                 ac_classzone_idx(ac), alloc_flags))
2936                                         goto try_this_zone;
2937
2938                                 continue;
2939                         }
2940                 }
2941
2942 try_this_zone:
2943                 page = buffered_rmqueue(ac->preferred_zoneref->zone, zone, order,
2944                                 gfp_mask, alloc_flags, ac->migratetype);
2945                 if (page) {
2946                         if (prep_new_page(page, order, gfp_mask, alloc_flags))
2947                                 goto try_this_zone;
2948
2949                         /*
2950                          * If this is a high-order atomic allocation then check
2951                          * if the pageblock should be reserved for the future
2952                          */
2953                         if (unlikely(order && (alloc_flags & ALLOC_HARDER)))
2954                                 reserve_highatomic_pageblock(page, zone, order);
2955
2956                         return page;
2957                 }
2958         }
2959
2960         /*
2961          * The first pass makes sure allocations are spread fairly within the
2962          * local node.  However, the local node might have free pages left
2963          * after the fairness batches are exhausted, and remote zones haven't
2964          * even been considered yet.  Try once more without fairness, and
2965          * include remote zones now, before entering the slowpath and waking
2966          * kswapd: prefer spilling to a remote zone over swapping locally.
2967          */
2968         if (fair_skipped) {
2969 reset_fair:
2970                 apply_fair = false;
2971                 fair_skipped = false;
2972                 reset_alloc_batches(ac->preferred_zoneref->zone);
2973                 goto zonelist_scan;
2974         }
2975
2976         return NULL;
2977 }
2978
2979 /*
2980  * Large machines with many possible nodes should not always dump per-node
2981  * meminfo in irq context.
2982  */
2983 static inline bool should_suppress_show_mem(void)
2984 {
2985         bool ret = false;
2986
2987 #if NODES_SHIFT > 8
2988         ret = in_interrupt();
2989 #endif
2990         return ret;
2991 }
2992
2993 static DEFINE_RATELIMIT_STATE(nopage_rs,
2994                 DEFAULT_RATELIMIT_INTERVAL,
2995                 DEFAULT_RATELIMIT_BURST);
2996
2997 void warn_alloc_failed(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, const char *fmt, ...)
2998 {
2999         unsigned int filter = SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3000
3001         if ((gfp_mask & __GFP_NOWARN) || !__ratelimit(&nopage_rs) ||
3002             debug_guardpage_minorder() > 0)
3003                 return;
3004
3005         /*
3006          * This documents exceptions given to allocations in certain
3007          * contexts that are allowed to allocate outside current's set
3008          * of allowed nodes.
3009          */
3010         if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3011                 if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) ||
3012                     (current->flags & (PF_MEMALLOC | PF_EXITING)))
3013                         filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3014         if (in_interrupt() || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3015                 filter &= ~SHOW_MEM_FILTER_NODES;
3016
3017         if (fmt) {
3018                 struct va_format vaf;
3019                 va_list args;
3020
3021                 va_start(args, fmt);
3022
3023                 vaf.fmt = fmt;
3024                 vaf.va = &args;
3025
3026                 pr_warn("%pV", &vaf);
3027
3028                 va_end(args);
3029         }
3030
3031         pr_warn("%s: page allocation failure: order:%u, mode:%#x(%pGg)\n",
3032                 current->comm, order, gfp_mask, &gfp_mask);
3033         dump_stack();
3034         if (!should_suppress_show_mem())
3035                 show_mem(filter);
3036 }
3037
3038 static inline struct page *
3039 __alloc_pages_may_oom(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3040         const struct alloc_context *ac, unsigned long *did_some_progress)
3041 {
3042         struct oom_control oc = {
3043                 .zonelist = ac->zonelist,
3044                 .nodemask = ac->nodemask,
3045                 .gfp_mask = gfp_mask,
3046                 .order = order,
3047         };
3048         struct page *page;
3049
3050         *did_some_progress = 0;
3051
3052         /*
3053          * Acquire the oom lock.  If that fails, somebody else is
3054          * making progress for us.
3055          */
3056         if (!mutex_trylock(&oom_lock)) {
3057                 *did_some_progress = 1;
3058                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
3059                 return NULL;
3060         }
3061
3062         /*
3063          * Go through the zonelist yet one more time, keep very high watermark
3064          * here, this is only to catch a parallel oom killing, we must fail if
3065          * we're still under heavy pressure.
3066          */
3067         page = get_page_from_freelist(gfp_mask | __GFP_HARDWALL, order,
3068                                         ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET, ac);
3069         if (page)
3070                 goto out;
3071
3072         if (!(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3073                 /* Coredumps can quickly deplete all memory reserves */
3074                 if (current->flags & PF_DUMPCORE)
3075                         goto out;
3076                 /* The OOM killer will not help higher order allocs */
3077                 if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)
3078                         goto out;
3079                 /* The OOM killer does not needlessly kill tasks for lowmem */
3080                 if (ac->high_zoneidx < ZONE_NORMAL)
3081                         goto out;
3082                 if (pm_suspended_storage())
3083                         goto out;
3084                 /*
3085                  * XXX: GFP_NOFS allocations should rather fail than rely on
3086                  * other request to make a forward progress.
3087                  * We are in an unfortunate situation where out_of_memory cannot
3088                  * do much for this context but let's try it to at least get
3089                  * access to memory reserved if the current task is killed (see
3090                  * out_of_memory). Once filesystems are ready to handle allocation
3091                  * failures more gracefully we should just bail out here.
3092                  */
3093
3094                 /* The OOM killer may not free memory on a specific node */
3095                 if (gfp_mask & __GFP_THISNODE)
3096                         goto out;
3097         }
3098         /* Exhausted what can be done so it's blamo time */
3099         if (out_of_memory(&oc) || WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3100                 *did_some_progress = 1;
3101
3102                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
3103                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3104                                         ALLOC_NO_WATERMARKS|ALLOC_CPUSET, ac);
3105                         /*
3106                          * fallback to ignore cpuset restriction if our nodes
3107                          * are depleted
3108                          */
3109                         if (!page)
3110                                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3111                                         ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3112                 }
3113         }
3114 out:
3115         mutex_unlock(&oom_lock);
3116         return page;
3117 }
3118
3119 #ifdef CONFIG_COMPACTION
3120 /* Try memory compaction for high-order allocations before reclaim */
3121 static struct page *
3122 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3123                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3124                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
3125                 bool *deferred_compaction)
3126 {
3127         unsigned long compact_result;
3128         struct page *page;
3129
3130         if (!order)
3131                 return NULL;
3132
3133         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3134         compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3135                                                 mode, contended_compaction);
3136         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3137
3138         switch (compact_result) {
3139         case COMPACT_DEFERRED:
3140                 *deferred_compaction = true;
3141                 /* fall-through */
3142         case COMPACT_SKIPPED:
3143                 return NULL;
3144         default:
3145                 break;
3146         }
3147
3148         /*
3149          * At least in one zone compaction wasn't deferred or skipped, so let's
3150          * count a compaction stall
3151          */
3152         count_vm_event(COMPACTSTALL);
3153
3154         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3155                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3156
3157         if (page) {
3158                 struct zone *zone = page_zone(page);
3159
3160                 zone->compact_blockskip_flush = false;
3161                 compaction_defer_reset(zone, order, true);
3162                 count_vm_event(COMPACTSUCCESS);
3163                 return page;
3164         }
3165
3166         /*
3167          * It's bad if compaction run occurs and fails. The most likely reason
3168          * is that pages exist, but not enough to satisfy watermarks.
3169          */
3170         count_vm_event(COMPACTFAIL);
3171
3172         cond_resched();
3173
3174         return NULL;
3175 }
3176 #else
3177 static inline struct page *
3178 __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3179                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3180                 enum migrate_mode mode, int *contended_compaction,
3181                 bool *deferred_compaction)
3182 {
3183         return NULL;
3184 }
3185 #endif /* CONFIG_COMPACTION */
3186
3187 /* Perform direct synchronous page reclaim */
3188 static int
3189 __perform_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3190                                         const struct alloc_context *ac)
3191 {
3192         struct reclaim_state reclaim_state;
3193         int progress;
3194
3195         cond_resched();
3196
3197         /* We now go into synchronous reclaim */
3198         cpuset_memory_pressure_bump();
3199         current->flags |= PF_MEMALLOC;
3200         lockdep_set_current_reclaim_state(gfp_mask);
3201         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
3202         current->reclaim_state = &reclaim_state;
3203
3204         progress = try_to_free_pages(ac->zonelist, order, gfp_mask,
3205                                                                 ac->nodemask);
3206
3207         current->reclaim_state = NULL;
3208         lockdep_clear_current_reclaim_state();
3209         current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
3210
3211         cond_resched();
3212
3213         return progress;
3214 }
3215
3216 /* The really slow allocator path where we enter direct reclaim */
3217 static inline struct page *
3218 __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3219                 unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,
3220                 unsigned long *did_some_progress)
3221 {
3222         struct page *page = NULL;
3223         bool drained = false;
3224
3225         *did_some_progress = __perform_reclaim(gfp_mask, order, ac);
3226         if (unlikely(!(*did_some_progress)))
3227                 return NULL;
3228
3229 retry:
3230         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3231                                         alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3232
3233         /*
3234          * If an allocation failed after direct reclaim, it could be because
3235          * pages are pinned on the per-cpu lists or in high alloc reserves.
3236          * Shrink them them and try again
3237          */
3238         if (!page && !drained) {
3239                 unreserve_highatomic_pageblock(ac);
3240                 drain_all_pages(NULL);
3241                 drained = true;
3242                 goto retry;
3243         }
3244
3245         return page;
3246 }
3247
3248 static void wake_all_kswapds(unsigned int order, const struct alloc_context *ac)
3249 {
3250         struct zoneref *z;
3251         struct zone *zone;
3252
3253         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, ac->zonelist,
3254                                                 ac->high_zoneidx, ac->nodemask)
3255                 wakeup_kswapd(zone, order, ac_classzone_idx(ac));
3256 }
3257
3258 static inline unsigned int
3259 gfp_to_alloc_flags(gfp_t gfp_mask)
3260 {
3261         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN | ALLOC_CPUSET;
3262
3263         /* __GFP_HIGH is assumed to be the same as ALLOC_HIGH to save a branch. */
3264         BUILD_BUG_ON(__GFP_HIGH != (__force gfp_t) ALLOC_HIGH);
3265
3266         /*
3267          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
3268          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
3269          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
3270          * set both ALLOC_HARDER (__GFP_ATOMIC) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
3271          */
3272         alloc_flags |= (__force int) (gfp_mask & __GFP_HIGH);
3273
3274         if (gfp_mask & __GFP_ATOMIC) {
3275                 /*
3276                  * Not worth trying to allocate harder for __GFP_NOMEMALLOC even
3277                  * if it can't schedule.
3278                  */
3279                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))
3280                         alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3281                 /*
3282                  * Ignore cpuset mems for GFP_ATOMIC rather than fail, see the
3283                  * comment for __cpuset_node_allowed().
3284                  */
3285                 alloc_flags &= ~ALLOC_CPUSET;
3286         } else if (unlikely(rt_task(current)) && !in_interrupt())
3287                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
3288
3289         if (likely(!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC))) {
3290                 if (gfp_mask & __GFP_MEMALLOC)
3291                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3292                 else if (in_serving_softirq() && (current->flags & PF_MEMALLOC))
3293                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3294                 else if (!in_interrupt() &&
3295                                 ((current->flags & PF_MEMALLOC) ||
3296                                  unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE))))
3297                         alloc_flags |= ALLOC_NO_WATERMARKS;
3298         }
3299 #ifdef CONFIG_CMA
3300         if (gfpflags_to_migratetype(gfp_mask) == MIGRATE_MOVABLE)
3301                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3302 #endif
3303         return alloc_flags;
3304 }
3305
3306 bool gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_t gfp_mask)
3307 {
3308         return !!(gfp_to_alloc_flags(gfp_mask) & ALLOC_NO_WATERMARKS);
3309 }
3310
3311 static inline bool is_thp_gfp_mask(gfp_t gfp_mask)
3312 {
3313         return (gfp_mask & (GFP_TRANSHUGE | __GFP_KSWAPD_RECLAIM)) == GFP_TRANSHUGE;
3314 }
3315
3316 static inline struct page *
3317 __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3318                                                 struct alloc_context *ac)
3319 {
3320         bool can_direct_reclaim = gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM;
3321         struct page *page = NULL;
3322         unsigned int alloc_flags;
3323         unsigned long pages_reclaimed = 0;
3324         unsigned long did_some_progress;
3325         enum migrate_mode migration_mode = MIGRATE_ASYNC;
3326         bool deferred_compaction = false;
3327         int contended_compaction = COMPACT_CONTENDED_NONE;
3328
3329         /*
3330          * In the slowpath, we sanity check order to avoid ever trying to
3331          * reclaim >= MAX_ORDER areas which will never succeed. Callers may
3332          * be using allocators in order of preference for an area that is
3333          * too large.
3334          */
3335         if (order >= MAX_ORDER) {
3336                 WARN_ON_ONCE(!(gfp_mask & __GFP_NOWARN));
3337                 return NULL;
3338         }
3339
3340         /*
3341          * We also sanity check to catch abuse of atomic reserves being used by
3342          * callers that are not in atomic context.
3343          */
3344         if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask & (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) ==
3345                                 (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))
3346                 gfp_mask &= ~__GFP_ATOMIC;
3347
3348 retry:
3349         if (gfp_mask & __GFP_KSWAPD_RECLAIM)
3350                 wake_all_kswapds(order, ac);
3351
3352         /*
3353          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
3354          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
3355          * to how we want to proceed.
3356          */
3357         alloc_flags = gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);
3358
3359         /* This is the last chance, in general, before the goto nopage. */
3360         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3361                                 alloc_flags & ~ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3362         if (page)
3363                 goto got_pg;
3364
3365         /* Allocate without watermarks if the context allows */
3366         if (alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS) {
3367                 /*
3368                  * Ignore mempolicies if ALLOC_NO_WATERMARKS on the grounds
3369                  * the allocation is high priority and these type of
3370                  * allocations are system rather than user orientated
3371                  */
3372                 ac->zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), gfp_mask);
3373                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
3374                                                 ALLOC_NO_WATERMARKS, ac);
3375                 if (page)
3376                         goto got_pg;
3377         }
3378
3379         /* Caller is not willing to reclaim, we can't balance anything */
3380         if (!can_direct_reclaim) {
3381                 /*
3382                  * All existing users of the __GFP_NOFAIL are blockable, so warn
3383                  * of any new users that actually allow this type of allocation
3384                  * to fail.
3385                  */
3386                 WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL);
3387                 goto nopage;
3388         }
3389
3390         /* Avoid recursion of direct reclaim */
3391         if (current->flags & PF_MEMALLOC) {
3392                 /*
3393                  * __GFP_NOFAIL request from this context is rather bizarre
3394                  * because we cannot reclaim anything and only can loop waiting
3395                  * for somebody to do a work for us.
3396                  */
3397                 if (WARN_ON_ONCE(gfp_mask & __GFP_NOFAIL)) {
3398                         cond_resched();
3399                         goto retry;
3400                 }
3401                 goto nopage;
3402         }
3403
3404         /* Avoid allocations with no watermarks from looping endlessly */
3405         if (test_thread_flag(TIF_MEMDIE) && !(gfp_mask & __GFP_NOFAIL))
3406                 goto nopage;
3407
3408         /*
3409          * Try direct compaction. The first pass is asynchronous. Subsequent
3410          * attempts after direct reclaim are synchronous
3411          */
3412         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3413                                         migration_mode,
3414                                         &contended_compaction,
3415                                         &deferred_compaction);
3416         if (page)
3417                 goto got_pg;
3418
3419         /* Checks for THP-specific high-order allocations */
3420         if (is_thp_gfp_mask(gfp_mask)) {
3421                 /*
3422                  * If compaction is deferred for high-order allocations, it is
3423                  * because sync compaction recently failed. If this is the case
3424                  * and the caller requested a THP allocation, we do not want
3425                  * to heavily disrupt the system, so we fail the allocation
3426                  * instead of entering direct reclaim.
3427                  */
3428                 if (deferred_compaction)
3429                         goto nopage;
3430
3431                 /*
3432                  * In all zones where compaction was attempted (and not
3433                  * deferred or skipped), lock contention has been detected.
3434                  * For THP allocation we do not want to disrupt the others
3435                  * so we fallback to base pages instead.
3436                  */
3437                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_LOCK)
3438                         goto nopage;
3439
3440                 /*
3441                  * If compaction was aborted due to need_resched(), we do not
3442                  * want to further increase allocation latency, unless it is
3443                  * khugepaged trying to collapse.
3444                  */
3445                 if (contended_compaction == COMPACT_CONTENDED_SCHED
3446                         && !(current->flags & PF_KTHREAD))
3447                         goto nopage;
3448         }
3449
3450         /*
3451          * It can become very expensive to allocate transparent hugepages at
3452          * fault, so use asynchronous memory compaction for THP unless it is
3453          * khugepaged trying to collapse.
3454          */
3455         if (!is_thp_gfp_mask(gfp_mask) || (current->flags & PF_KTHREAD))
3456                 migration_mode = MIGRATE_SYNC_LIGHT;
3457
3458         /* Try direct reclaim and then allocating */
3459         page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,
3460                                                         &did_some_progress);
3461         if (page)
3462                 goto got_pg;
3463
3464         /* Do not loop if specifically requested */
3465         if (gfp_mask & __GFP_NORETRY)
3466                 goto noretry;
3467
3468         /* Keep reclaiming pages as long as there is reasonable progress */
3469         pages_reclaimed += did_some_progress;
3470         if ((did_some_progress && order <= PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) ||
3471             ((gfp_mask & __GFP_REPEAT) && pages_reclaimed < (1 << order))) {
3472                 /* Wait for some write requests to complete then retry */
3473                 wait_iff_congested(ac->preferred_zoneref->zone, BLK_RW_ASYNC, HZ/50);
3474                 goto retry;
3475         }
3476
3477         /* Reclaim has failed us, start killing things */
3478         page = __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, &did_some_progress);
3479         if (page)
3480                 goto got_pg;
3481
3482         /* Retry as long as the OOM killer is making progress */
3483         if (did_some_progress)
3484                 goto retry;
3485
3486 noretry:
3487         /*
3488          * High-order allocations do not necessarily loop after
3489          * direct reclaim and reclaim/compaction depends on compaction
3490          * being called after reclaim so call directly if necessary
3491          */
3492         page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags,
3493                                             ac, migration_mode,
3494                                             &contended_compaction,
3495                                             &deferred_compaction);
3496         if (page)
3497                 goto got_pg;
3498 nopage:
3499         warn_alloc_failed(gfp_mask, order, NULL);
3500 got_pg:
3501         return page;
3502 }
3503
3504 /*
3505  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
3506  */
3507 struct page *
3508 __alloc_pages_nodemask(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
3509                         struct zonelist *zonelist, nodemask_t *nodemask)
3510 {
3511         struct page *page;
3512         unsigned int cpuset_mems_cookie;
3513         unsigned int alloc_flags = ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_FAIR;
3514         gfp_t alloc_mask = gfp_mask; /* The gfp_t that was actually used for allocation */
3515         struct alloc_context ac = {
3516                 .high_zoneidx = gfp_zone(gfp_mask),
3517                 .zonelist = zonelist,
3518                 .nodemask = nodemask,
3519                 .migratetype = gfpflags_to_migratetype(gfp_mask),
3520         };
3521
3522         if (cpusets_enabled()) {
3523                 alloc_mask |= __GFP_HARDWALL;
3524                 alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
3525                 if (!ac.nodemask)
3526                         ac.nodemask = &cpuset_current_mems_allowed;
3527         }
3528
3529         gfp_mask &= gfp_allowed_mask;
3530
3531         lockdep_trace_alloc(gfp_mask);
3532
3533         might_sleep_if(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM);
3534
3535         if (should_fail_alloc_page(gfp_mask, order))
3536                 return NULL;
3537
3538         /*
3539          * Check the zones suitable for the gfp_mask contain at least one
3540          * valid zone. It's possible to have an empty zonelist as a result
3541          * of __GFP_THISNODE and a memoryless node
3542          */
3543         if (unlikely(!zonelist->_zonerefs->zone))
3544                 return NULL;
3545
3546         if (IS_ENABLED(CONFIG_CMA) && ac.migratetype == MIGRATE_MOVABLE)
3547                 alloc_flags |= ALLOC_CMA;
3548
3549 retry_cpuset:
3550         cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
3551
3552         /* Dirty zone balancing only done in the fast path */
3553         ac.spread_dirty_pages = (gfp_mask & __GFP_WRITE);
3554
3555         /* The preferred zone is used for statistics later */
3556         ac.preferred_zoneref = first_zones_zonelist(ac.zonelist,
3557                                         ac.high_zoneidx, ac.nodemask);
3558         if (!ac.preferred_zoneref) {
3559                 page = NULL;
3560                 goto no_zone;
3561         }
3562
3563         /* First allocation attempt */
3564         page = get_page_from_freelist(alloc_mask, order, alloc_flags, &ac);
3565         if (likely(page))
3566                 goto out;
3567
3568         /*
3569          * Runtime PM, block IO and its error handling path can deadlock
3570          * because I/O on the device might not complete.
3571          */
3572         alloc_mask = memalloc_noio_flags(gfp_mask);
3573         ac.spread_dirty_pages = false;
3574
3575         page = __alloc_pages_slowpath(alloc_mask, order, &ac);
3576
3577 no_zone:
3578         /*
3579          * When updating a task's mems_allowed, it is possible to race with
3580          * parallel threads in such a way that an allocation can fail while
3581          * the mask is being updated. If a page allocation is about to fail,
3582          * check if the cpuset changed during allocation and if so, retry.
3583          */
3584         if (unlikely(!page && read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie))) {
3585                 alloc_mask = gfp_mask;
3586                 goto retry_cpuset;
3587         }
3588
3589 out:
3590         if (kmemcheck_enabled && page)
3591                 kmemcheck_pagealloc_alloc(page, order, gfp_mask);
3592
3593         trace_mm_page_alloc(page, order, alloc_mask, ac.migratetype);
3594
3595         return page;
3596 }
3597 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages_nodemask);
3598
3599 /*
3600  * Common helper functions.
3601  */
3602 unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3603 {
3604         struct page *page;
3605
3606         /*
3607          * __get_free_pages() returns a 32-bit address, which cannot represent
3608          * a highmem page
3609          */
3610         VM_BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
3611
3612         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3613         if (!page)
3614                 return 0;
3615         return (unsigned long) page_address(page);
3616 }
3617 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
3618
3619 unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
3620 {
3621         return __get_free_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
3622 }
3623 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
3624
3625 void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
3626 {
3627         if (put_page_testzero(page)) {
3628                 if (order == 0)
3629                         free_hot_cold_page(page, false);
3630                 else
3631                         __free_pages_ok(page, order);
3632         }
3633 }
3634
3635 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
3636
3637 void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3638 {
3639         if (addr != 0) {
3640                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3641                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3642         }
3643 }
3644
3645 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
3646
3647 /*
3648  * Page Fragment:
3649  *  An arbitrary-length arbitrary-offset area of memory which resides
3650  *  within a 0 or higher order page.  Multiple fragments within that page
3651  *  are individually refcounted, in the page's reference counter.
3652  *
3653  * The page_frag functions below provide a simple allocation framework for
3654  * page fragments.  This is used by the network stack and network device
3655  * drivers to provide a backing region of memory for use as either an
3656  * sk_buff->head, or to be used in the "frags" portion of skb_shared_info.
3657  */
3658 static struct page *__page_frag_refill(struct page_frag_cache *nc,
3659                                        gfp_t gfp_mask)
3660 {
3661         struct page *page = NULL;
3662         gfp_t gfp = gfp_mask;
3663
3664 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3665         gfp_mask |= __GFP_COMP | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY |
3666                     __GFP_NOMEMALLOC;
3667         page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp_mask,
3668                                 PAGE_FRAG_CACHE_MAX_ORDER);
3669         nc->size = page ? PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE : PAGE_SIZE;
3670 #endif
3671         if (unlikely(!page))
3672                 page = alloc_pages_node(NUMA_NO_NODE, gfp, 0);
3673
3674         nc->va = page ? page_address(page) : NULL;
3675
3676         return page;
3677 }
3678
3679 void *__alloc_page_frag(struct page_frag_cache *nc,
3680                         unsigned int fragsz, gfp_t gfp_mask)
3681 {
3682         unsigned int size = PAGE_SIZE;
3683         struct page *page;
3684         int offset;
3685
3686         if (unlikely(!nc->va)) {
3687 refill:
3688                 page = __page_frag_refill(nc, gfp_mask);
3689                 if (!page)
3690                         return NULL;
3691
3692 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3693                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3694                 size = nc->size;
3695 #endif
3696                 /* Even if we own the page, we do not use atomic_set().
3697                  * This would break get_page_unless_zero() users.
3698                  */
3699                 page_ref_add(page, size - 1);
3700
3701                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3702                 nc->pfmemalloc = page_is_pfmemalloc(page);
3703                 nc->pagecnt_bias = size;
3704                 nc->offset = size;
3705         }
3706
3707         offset = nc->offset - fragsz;
3708         if (unlikely(offset < 0)) {
3709                 page = virt_to_page(nc->va);
3710
3711                 if (!page_ref_sub_and_test(page, nc->pagecnt_bias))
3712                         goto refill;
3713
3714 #if (PAGE_SIZE < PAGE_FRAG_CACHE_MAX_SIZE)
3715                 /* if size can vary use size else just use PAGE_SIZE */
3716                 size = nc->size;
3717 #endif
3718                 /* OK, page count is 0, we can safely set it */
3719                 set_page_count(page, size);
3720
3721                 /* reset page count bias and offset to start of new frag */
3722                 nc->pagecnt_bias = size;
3723                 offset = size - fragsz;
3724         }
3725
3726         nc->pagecnt_bias--;
3727         nc->offset = offset;
3728
3729         return nc->va + offset;
3730 }
3731 EXPORT_SYMBOL(__alloc_page_frag);
3732
3733 /*
3734  * Frees a page fragment allocated out of either a compound or order 0 page.
3735  */
3736 void __free_page_frag(void *addr)
3737 {
3738         struct page *page = virt_to_head_page(addr);
3739
3740         if (unlikely(put_page_testzero(page)))
3741                 __free_pages_ok(page, compound_order(page));
3742 }
3743 EXPORT_SYMBOL(__free_page_frag);
3744
3745 /*
3746  * alloc_kmem_pages charges newly allocated pages to the kmem resource counter
3747  * of the current memory cgroup if __GFP_ACCOUNT is set, other than that it is
3748  * equivalent to alloc_pages.
3749  *
3750  * It should be used when the caller would like to use kmalloc, but since the
3751  * allocation is large, it has to fall back to the page allocator.
3752  */
3753 struct page *alloc_kmem_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3754 {
3755         struct page *page;
3756
3757         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
3758         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3759                 __free_pages(page, order);
3760                 page = NULL;
3761         }
3762         return page;
3763 }
3764
3765 struct page *alloc_kmem_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
3766 {
3767         struct page *page;
3768
3769         page = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3770         if (page && memcg_kmem_charge(page, gfp_mask, order) != 0) {
3771                 __free_pages(page, order);
3772                 page = NULL;
3773         }
3774         return page;
3775 }
3776
3777 /*
3778  * __free_kmem_pages and free_kmem_pages will free pages allocated with
3779  * alloc_kmem_pages.
3780  */
3781 void __free_kmem_pages(struct page *page, unsigned int order)
3782 {
3783         memcg_kmem_uncharge(page, order);
3784         __free_pages(page, order);
3785 }
3786
3787 void free_kmem_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
3788 {
3789         if (addr != 0) {
3790                 VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
3791                 __free_kmem_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
3792         }
3793 }
3794
3795 static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order,
3796                 size_t size)
3797 {
3798         if (addr) {
3799                 unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order);
3800                 unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);
3801
3802                 split_page(virt_to_page((void *)addr), order);
3803                 while (used < alloc_end) {
3804                         free_page(used);
3805                         used += PAGE_SIZE;
3806                 }
3807         }
3808         return (void *)addr;
3809 }
3810
3811 /**
3812  * alloc_pages_exact - allocate an exact number physically-contiguous pages.
3813  * @size: the number of bytes to allocate
3814  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3815  *
3816  * This function is similar to alloc_pages(), except that it allocates the
3817  * minimum number of pages to satisfy the request.  alloc_pages() can only
3818  * allocate memory in power-of-two pages.
3819  *
3820  * This function is also limited by MAX_ORDER.
3821  *
3822  * Memory allocated by this function must be released by free_pages_exact().
3823  */
3824 void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)
3825 {
3826         unsigned int order = get_order(size);
3827         unsigned long addr;
3828
3829         addr = __get_free_pages(gfp_mask, order);
3830         return make_alloc_exact(addr, order, size);
3831 }
3832 EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);
3833
3834 /**
3835  * alloc_pages_exact_nid - allocate an exact number of physically-contiguous
3836  *                         pages on a node.
3837  * @nid: the preferred node ID where memory should be allocated
3838  * @size: the number of bytes to allocate
3839  * @gfp_mask: GFP flags for the allocation
3840  *
3841  * Like alloc_pages_exact(), but try to allocate on node nid first before falling
3842  * back.
3843  */
3844 void * __meminit alloc_pages_exact_nid(int nid, size_t size, gfp_t gfp_mask)
3845 {
3846         unsigned int order = get_order(size);
3847         struct page *p = alloc_pages_node(nid, gfp_mask, order);
3848         if (!p)
3849                 return NULL;
3850         return make_alloc_exact((unsigned long)page_address(p), order, size);
3851 }
3852
3853 /**
3854  * free_pages_exact - release memory allocated via alloc_pages_exact()
3855  * @virt: the value returned by alloc_pages_exact.
3856  * @size: size of allocation, same value as passed to alloc_pages_exact().
3857  *
3858  * Release the memory allocated by a previous call to alloc_pages_exact.
3859  */
3860 void free_pages_exact(void *virt, size_t size)
3861 {
3862         unsigned long addr = (unsigned long)virt;
3863         unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size);
3864
3865         while (addr < end) {
3866                 free_page(addr);
3867                 addr += PAGE_SIZE;
3868         }
3869 }
3870 EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);
3871
3872 /**
3873  * nr_free_zone_pages - count number of pages beyond high watermark
3874  * @offset: The zone index of the highest zone
3875  *
3876  * nr_free_zone_pages() counts the number of counts pages which are beyond the
3877  * high watermark within all zones at or below a given zone index.  For each
3878  * zone, the number of pages is calculated as:
3879  *     managed_pages - high_pages
3880  */
3881 static unsigned long nr_free_zone_pages(int offset)
3882 {
3883         struct zoneref *z;
3884         struct zone *zone;
3885
3886         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
3887         unsigned long sum = 0;
3888
3889         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), GFP_KERNEL);
3890
3891         for_each_zone_zonelist(zone, z, zonelist, offset) {
3892                 unsigned long size = zone->managed_pages;
3893                 unsigned long high = high_wmark_pages(zone);
3894                 if (size > high)
3895                         sum += size - high;
3896         }
3897
3898         return sum;
3899 }
3900
3901 /**
3902  * nr_free_buffer_pages - count number of pages beyond high watermark
3903  *
3904  * nr_free_buffer_pages() counts the number of pages which are beyond the high
3905  * watermark within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL.
3906  */
3907 unsigned long nr_free_buffer_pages(void)
3908 {
3909         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
3910 }
3911 EXPORT_SYMBOL_GPL(nr_free_buffer_pages);
3912
3913 /**
3914  * nr_free_pagecache_pages - count number of pages beyond high watermark
3915  *
3916  * nr_free_pagecache_pages() counts the number of pages which are beyond the
3917  * high watermark within all zones.
3918  */
3919 unsigned long nr_free_pagecache_pages(void)
3920 {
3921         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER_MOVABLE));
3922 }
3923
3924 static inline void show_node(struct zone *zone)
3925 {
3926         if (IS_ENABLED(CONFIG_NUMA))
3927                 printk("Node %d ", zone_to_nid(zone));
3928 }
3929
3930 long si_mem_available(void)
3931 {
3932         long available;
3933         unsigned long pagecache;
3934         unsigned long wmark_low = 0;
3935         unsigned long pages[NR_LRU_LISTS];
3936         struct zone *zone;
3937         int lru;
3938
3939         for (lru = LRU_BASE; lru < NR_LRU_LISTS; lru++)
3940                 pages[lru] = global_page_state(NR_LRU_BASE + lru);
3941
3942         for_each_zone(zone)
3943                 wmark_low += zone->watermark[WMARK_LOW];
3944
3945         /*
3946          * Estimate the amount of memory available for userspace allocations,
3947          * without causing swapping.
3948          */
3949         available = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
3950
3951         /*
3952          * Not all the page cache can be freed, otherwise the system will
3953          * start swapping. Assume at least half of the page cache, or the
3954          * low watermark worth of cache, needs to stay.
3955          */
3956         pagecache = pages[LRU_ACTIVE_FILE] + pages[LRU_INACTIVE_FILE];
3957         pagecache -= min(pagecache / 2, wmark_low);
3958         available += pagecache;
3959
3960         /*
3961          * Part of the reclaimable slab consists of items that are in use,
3962          * and cannot be freed. Cap this estimate at the low watermark.
3963          */
3964         available += global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) -
3965                      min(global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE) / 2, wmark_low);
3966
3967         if (available < 0)
3968                 available = 0;
3969         return available;
3970 }
3971 EXPORT_SYMBOL_GPL(si_mem_available);
3972
3973 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
3974 {
3975         val->totalram = totalram_pages;
3976         val->sharedram = global_page_state(NR_SHMEM);
3977         val->freeram = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
3978         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
3979         val->totalhigh = totalhigh_pages;
3980         val->freehigh = nr_free_highpages();
3981         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
3982 }
3983
3984 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
3985
3986 #ifdef CONFIG_NUMA
3987 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
3988 {
3989         int zone_type;          /* needs to be signed */
3990         unsigned long managed_pages = 0;
3991         unsigned long managed_highpages = 0;
3992         unsigned long free_highpages = 0;
3993         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3994
3995         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++)
3996                 managed_pages += pgdat->node_zones[zone_type].managed_pages;
3997         val->totalram = managed_pages;
3998         val->sharedram = node_page_state(nid, NR_SHMEM);
3999         val->freeram = node_page_state(nid, NR_FREE_PAGES);
4000 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
4001         for (zone_type = 0; zone_type < MAX_NR_ZONES; zone_type++) {
4002                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
4003
4004                 if (is_highmem(zone)) {
4005                         managed_highpages += zone->managed_pages;
4006                         free_highpages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
4007                 }
4008         }
4009         val->totalhigh = managed_highpages;
4010         val->freehigh = free_highpages;
4011 #else
4012         val->totalhigh = managed_highpages;
4013         val->freehigh = free_highpages;
4014 #endif
4015         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
4016 }
4017 #endif
4018
4019 /*
4020  * Determine whether the node should be displayed or not, depending on whether
4021  * SHOW_MEM_FILTER_NODES was passed to show_free_areas().
4022  */
4023 bool skip_free_areas_node(unsigned int flags, int nid)
4024 {
4025         bool ret = false;
4026         unsigned int cpuset_mems_cookie;
4027
4028         if (!(flags & SHOW_MEM_FILTER_NODES))
4029                 goto out;
4030
4031         do {
4032                 cpuset_mems_cookie = read_mems_allowed_begin();
4033                 ret = !node_isset(nid, cpuset_current_mems_allowed);
4034         } while (read_mems_allowed_retry(cpuset_mems_cookie));
4035 out:
4036         return ret;
4037 }
4038
4039 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
4040
4041 static void show_migration_types(unsigned char type)
4042 {
4043         static const char types[MIGRATE_TYPES] = {
4044                 [MIGRATE_UNMOVABLE]     = 'U',
4045                 [MIGRATE_MOVABLE]       = 'M',
4046                 [MIGRATE_RECLAIMABLE]   = 'E',
4047                 [MIGRATE_HIGHATOMIC]    = 'H',
4048 #ifdef CONFIG_CMA
4049                 [MIGRATE_CMA]           = 'C',
4050 #endif
4051 #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION
4052                 [MIGRATE_ISOLATE]       = 'I',
4053 #endif
4054         };
4055         char tmp[MIGRATE_TYPES + 1];
4056         char *p = tmp;
4057         int i;
4058
4059         for (i = 0; i < MIGRATE_TYPES; i++) {
4060                 if (type & (1 << i))
4061                         *p++ = types[i];
4062         }
4063
4064         *p = '\0';
4065         printk("(%s) ", tmp);
4066 }
4067
4068 /*
4069  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
4070  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
4071  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
4072  *
4073  * Bits in @filter:
4074  * SHOW_MEM_FILTER_NODES: suppress nodes that are not allowed by current's
4075  *   cpuset.
4076  */
4077 void show_free_areas(unsigned int filter)
4078 {
4079         unsigned long free_pcp = 0;
4080         int cpu;
4081         struct zone *zone;
4082
4083         for_each_populated_zone(zone) {
4084                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4085                         continue;
4086
4087                 for_each_online_cpu(cpu)
4088                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4089         }
4090
4091         printk("active_anon:%lu inactive_anon:%lu isolated_anon:%lu\n"
4092                 " active_file:%lu inactive_file:%lu isolated_file:%lu\n"
4093                 " unevictable:%lu dirty:%lu writeback:%lu unstable:%lu\n"
4094                 " slab_reclaimable:%lu slab_unreclaimable:%lu\n"
4095                 " mapped:%lu shmem:%lu pagetables:%lu bounce:%lu\n"
4096                 " free:%lu free_pcp:%lu free_cma:%lu\n",
4097                 global_page_state(NR_ACTIVE_ANON),
4098                 global_page_state(NR_INACTIVE_ANON),
4099                 global_page_state(NR_ISOLATED_ANON),
4100                 global_page_state(NR_ACTIVE_FILE),
4101                 global_page_state(NR_INACTIVE_FILE),
4102                 global_page_state(NR_ISOLATED_FILE),
4103                 global_page_state(NR_UNEVICTABLE),
4104                 global_page_state(NR_FILE_DIRTY),
4105                 global_page_state(NR_WRITEBACK),
4106                 global_page_state(NR_UNSTABLE_NFS),
4107                 global_page_state(NR_SLAB_RECLAIMABLE),
4108                 global_page_state(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE),
4109                 global_page_state(NR_FILE_MAPPED),
4110                 global_page_state(NR_SHMEM),
4111                 global_page_state(NR_PAGETABLE),
4112                 global_page_state(NR_BOUNCE),
4113                 global_page_state(NR_FREE_PAGES),
4114                 free_pcp,
4115                 global_page_state(NR_FREE_CMA_PAGES));
4116
4117         for_each_populated_zone(zone) {
4118                 int i;
4119
4120                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4121                         continue;
4122
4123                 free_pcp = 0;
4124                 for_each_online_cpu(cpu)
4125                         free_pcp += per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu)->pcp.count;
4126
4127                 show_node(zone);
4128                 printk("%s"
4129                         " free:%lukB"
4130                         " min:%lukB"
4131                         " low:%lukB"
4132                         " high:%lukB"
4133                         " active_anon:%lukB"
4134                         " inactive_anon:%lukB"
4135                         " active_file:%lukB"
4136                         " inactive_file:%lukB"
4137                         " unevictable:%lukB"
4138                         " isolated(anon):%lukB"
4139                         " isolated(file):%lukB"
4140                         " present:%lukB"
4141                         " managed:%lukB"
4142                         " mlocked:%lukB"
4143                         " dirty:%lukB"
4144                         " writeback:%lukB"
4145                         " mapped:%lukB"
4146                         " shmem:%lukB"
4147                         " slab_reclaimable:%lukB"
4148                         " slab_unreclaimable:%lukB"
4149                         " kernel_stack:%lukB"
4150                         " pagetables:%lukB"
4151                         " unstable:%lukB"
4152                         " bounce:%lukB"
4153                         " free_pcp:%lukB"
4154                         " local_pcp:%ukB"
4155                         " free_cma:%lukB"
4156                         " writeback_tmp:%lukB"
4157                         " pages_scanned:%lu"
4158                         " all_unreclaimable? %s"
4159                         "\n",
4160                         zone->name,
4161                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES)),
4162                         K(min_wmark_pages(zone)),
4163                         K(low_wmark_pages(zone)),
4164                         K(high_wmark_pages(zone)),
4165                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_ANON)),
4166                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_ANON)),
4167                         K(zone_page_state(zone, NR_ACTIVE_FILE)),
4168                         K(zone_page_state(zone, NR_INACTIVE_FILE)),
4169                         K(zone_page_state(zone, NR_UNEVICTABLE)),
4170                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_ANON)),
4171                         K(zone_page_state(zone, NR_ISOLATED_FILE)),
4172                         K(zone->present_pages),
4173                         K(zone->managed_pages),
4174                         K(zone_page_state(zone, NR_MLOCK)),
4175                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_DIRTY)),
4176                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK)),
4177                         K(zone_page_state(zone, NR_FILE_MAPPED)),
4178                         K(zone_page_state(zone, NR_SHMEM)),
4179                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_RECLAIMABLE)),
4180                         K(zone_page_state(zone, NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)),
4181                         zone_page_state(zone, NR_KERNEL_STACK) *
4182                                 THREAD_SIZE / 1024,
4183                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGETABLE)),
4184                         K(zone_page_state(zone, NR_UNSTABLE_NFS)),
4185                         K(zone_page_state(zone, NR_BOUNCE)),
4186                         K(free_pcp),
4187                         K(this_cpu_read(zone->pageset->pcp.count)),
4188                         K(zone_page_state(zone, NR_FREE_CMA_PAGES)),
4189                         K(zone_page_state(zone, NR_WRITEBACK_TEMP)),
4190                         K(zone_page_state(zone, NR_PAGES_SCANNED)),
4191                         (!zone_reclaimable(zone) ? "yes" : "no")
4192                         );
4193                 printk("lowmem_reserve[]:");
4194                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
4195                         printk(" %ld", zone->lowmem_reserve[i]);
4196                 printk("\n");
4197         }
4198
4199         for_each_populated_zone(zone) {
4200                 unsigned int order;
4201                 unsigned long nr[MAX_ORDER], flags, total = 0;
4202                 unsigned char types[MAX_ORDER];
4203
4204                 if (skip_free_areas_node(filter, zone_to_nid(zone)))
4205                         continue;
4206                 show_node(zone);
4207                 printk("%s: ", zone->name);
4208
4209                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
4210                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4211                         struct free_area *area = &zone->free_area[order];
4212                         int type;
4213
4214                         nr[order] = area->nr_free;
4215                         total += nr[order] << order;
4216
4217                         types[order] = 0;
4218                         for (type = 0; type < MIGRATE_TYPES; type++) {
4219                                 if (!list_empty(&area->free_list[type]))
4220                                         types[order] |= 1 << type;
4221                         }
4222                 }
4223                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
4224                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
4225                         printk("%lu*%lukB ", nr[order], K(1UL) << order);
4226                         if (nr[order])
4227                                 show_migration_types(types[order]);
4228                 }
4229                 printk("= %lukB\n", K(total));
4230         }
4231
4232         hugetlb_show_meminfo();
4233
4234         printk("%ld total pagecache pages\n", global_page_state(NR_FILE_PAGES));
4235
4236         show_swap_cache_info();
4237 }
4238
4239 static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
4240 {
4241         zoneref->zone = zone;
4242         zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
4243 }
4244
4245 /*
4246  * Builds allocation fallback zone lists.
4247  *
4248  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
4249  */
4250 static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
4251                                 int nr_zones)
4252 {
4253         struct zone *zone;
4254         enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;
4255
4256         do {
4257                 zone_type--;
4258                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
4259                 if (populated_zone(zone)) {
4260                         zoneref_set_zone(zone,
4261                                 &zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);
4262                         check_highest_zone(zone_type);
4263                 }
4264         } while (zone_type);
4265
4266         return nr_zones;
4267 }
4268
4269
4270 /*
4271  *  zonelist_order:
4272  *  0 = automatic detection of better ordering.
4273  *  1 = order by ([node] distance, -zonetype)
4274  *  2 = order by (-zonetype, [node] distance)
4275  *
4276  *  If not NUMA, ZONELIST_ORDER_ZONE and ZONELIST_ORDER_NODE will create
4277  *  the same zonelist. So only NUMA can configure this param.
4278  */
4279 #define ZONELIST_ORDER_DEFAULT  0
4280 #define ZONELIST_ORDER_NODE     1
4281 #define ZONELIST_ORDER_ZONE     2
4282
4283 /* zonelist order in the kernel.
4284  * set_zonelist_order() will set this to NODE or ZONE.
4285  */
4286 static int current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4287 static char zonelist_order_name[3][8] = {"Default", "Node", "Zone"};
4288
4289
4290 #ifdef CONFIG_NUMA
4291 /* The value user specified ....changed by config */
4292 static int user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4293 /* string for sysctl */
4294 #define NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN 16
4295 char numa_zonelist_order[16] = "default";
4296
4297 /*
4298  * interface for configure zonelist ordering.
4299  * command line option "numa_zonelist_order"
4300  *      = "[dD]efault   - default, automatic configuration.
4301  *      = "[nN]ode      - order by node locality, then by zone within node
4302  *      = "[zZ]one      - order by zone, then by locality within zone
4303  */
4304
4305 static int __parse_numa_zonelist_order(char *s)
4306 {
4307         if (*s == 'd' || *s == 'D') {
4308                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_DEFAULT;
4309         } else if (*s == 'n' || *s == 'N') {
4310                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_NODE;
4311         } else if (*s == 'z' || *s == 'Z') {
4312                 user_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4313         } else {
4314                 pr_warn("Ignoring invalid numa_zonelist_order value:  %s\n", s);
4315                 return -EINVAL;
4316         }
4317         return 0;
4318 }
4319
4320 static __init int setup_numa_zonelist_order(char *s)
4321 {
4322         int ret;
4323
4324         if (!s)
4325                 return 0;
4326
4327         ret = __parse_numa_zonelist_order(s);
4328         if (ret == 0)
4329                 strlcpy(numa_zonelist_order, s, NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4330
4331         return ret;
4332 }
4333 early_param("numa_zonelist_order", setup_numa_zonelist_order);
4334
4335 /*
4336  * sysctl handler for numa_zonelist_order
4337  */
4338 int numa_zonelist_order_handler(struct ctl_table *table, int write,
4339                 void __user *buffer, size_t *length,
4340                 loff_t *ppos)
4341 {
4342         char saved_string[NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN];
4343         int ret;
4344         static DEFINE_MUTEX(zl_order_mutex);
4345
4346         mutex_lock(&zl_order_mutex);
4347         if (write) {
4348                 if (strlen((char *)table->data) >= NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN) {
4349                         ret = -EINVAL;
4350                         goto out;
4351                 }
4352                 strcpy(saved_string, (char *)table->data);
4353         }
4354         ret = proc_dostring(table, write, buffer, length, ppos);
4355         if (ret)
4356                 goto out;
4357         if (write) {
4358                 int oldval = user_zonelist_order;
4359
4360                 ret = __parse_numa_zonelist_order((char *)table->data);
4361                 if (ret) {
4362                         /*
4363                          * bogus value.  restore saved string
4364                          */
4365                         strncpy((char *)table->data, saved_string,
4366                                 NUMA_ZONELIST_ORDER_LEN);
4367                         user_zonelist_order = oldval;
4368                 } else if (oldval != user_zonelist_order) {
4369                         mutex_lock(&zonelists_mutex);
4370                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
4371                         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
4372                 }
4373         }
4374 out:
4375         mutex_unlock(&zl_order_mutex);
4376         return ret;
4377 }
4378
4379
4380 #define MAX_NODE_LOAD (nr_online_nodes)
4381 static int node_load[MAX_NUMNODES];
4382
4383 /**
4384  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
4385  * @node: node whose fallback list we're appending
4386  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
4387  *
4388  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
4389  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
4390  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
4391  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
4392  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
4393  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
4394  * on them otherwise.
4395  * It returns -1 if no node is found.
4396  */
4397 static int find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
4398 {
4399         int n, val;
4400         int min_val = INT_MAX;
4401         int best_node = NUMA_NO_NODE;
4402         const struct cpumask *tmp = cpumask_of_node(0);
4403
4404         /* Use the local node if we haven't already */
4405         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
4406                 node_set(node, *used_node_mask);
4407                 return node;
4408         }
4409
4410         for_each_node_state(n, N_MEMORY) {
4411
4412                 /* Don't want a node to appear more than once */
4413                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
4414                         continue;
4415
4416                 /* Use the distance array to find the distance */
4417                 val = node_distance(node, n);
4418
4419                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
4420                 val += (n < node);
4421
4422                 /* Give preference to headless and unused nodes */
4423                 tmp = cpumask_of_node(n);
4424                 if (!cpumask_empty(tmp))
4425                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
4426
4427                 /* Slight preference for less loaded node */
4428                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
4429                 val += node_load[n];
4430
4431                 if (val < min_val) {
4432                         min_val = val;
4433                         best_node = n;
4434                 }
4435         }
4436
4437         if (best_node >= 0)
4438                 node_set(best_node, *used_node_mask);
4439
4440         return best_node;
4441 }
4442
4443
4444 /*
4445  * Build zonelists ordered by node and zones within node.
4446  * This results in maximum locality--normal zone overflows into local
4447  * DMA zone, if any--but risks exhausting DMA zone.
4448  */
4449 static void build_zonelists_in_node_order(pg_data_t *pgdat, int node)
4450 {
4451         int j;
4452         struct zonelist *zonelist;
4453
4454         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4455         for (j = 0; zonelist->_zonerefs[j].zone != NULL; j++)
4456                 ;
4457         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4458         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4459         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4460 }
4461
4462 /*
4463  * Build gfp_thisnode zonelists
4464  */
4465 static void build_thisnode_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4466 {
4467         int j;
4468         struct zonelist *zonelist;
4469
4470         zonelist = &pgdat->node_zonelists[1];
4471         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4472         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4473         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4474 }
4475
4476 /*
4477  * Build zonelists ordered by zone and nodes within zones.
4478  * This results in conserving DMA zone[s] until all Normal memory is
4479  * exhausted, but results in overflowing to remote node while memory
4480  * may still exist in local DMA zone.
4481  */
4482 static int node_order[MAX_NUMNODES];
4483
4484 static void build_zonelists_in_zone_order(pg_data_t *pgdat, int nr_nodes)
4485 {
4486         int pos, j, node;
4487         int zone_type;          /* needs to be signed */
4488         struct zone *z;
4489         struct zonelist *zonelist;
4490
4491         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4492         pos = 0;
4493         for (zone_type = MAX_NR_ZONES - 1; zone_type >= 0; zone_type--) {
4494                 for (j = 0; j < nr_nodes; j++) {
4495                         node = node_order[j];
4496                         z = &NODE_DATA(node)->node_zones[zone_type];
4497                         if (populated_zone(z)) {
4498                                 zoneref_set_zone(z,
4499                                         &zonelist->_zonerefs[pos++]);
4500                                 check_highest_zone(zone_type);
4501                         }
4502                 }
4503         }
4504         zonelist->_zonerefs[pos].zone = NULL;
4505         zonelist->_zonerefs[pos].zone_idx = 0;
4506 }
4507
4508 #if defined(CONFIG_64BIT)
4509 /*
4510  * Devices that require DMA32/DMA are relatively rare and do not justify a
4511  * penalty to every machine in case the specialised case applies. Default
4512  * to Node-ordering on 64-bit NUMA machines
4513  */
4514 static int default_zonelist_order(void)
4515 {
4516         return ZONELIST_ORDER_NODE;
4517 }
4518 #else
4519 /*
4520  * On 32-bit, the Normal zone needs to be preserved for allocations accessible
4521  * by the kernel. If processes running on node 0 deplete the low memory zone
4522  * then reclaim will occur more frequency increasing stalls and potentially
4523  * be easier to OOM if a large percentage of the zone is under writeback or
4524  * dirty. The problem is significantly worse if CONFIG_HIGHPTE is not set.
4525  * Hence, default to zone ordering on 32-bit.
4526  */
4527 static int default_zonelist_order(void)
4528 {
4529         return ZONELIST_ORDER_ZONE;
4530 }
4531 #endif /* CONFIG_64BIT */
4532
4533 static void set_zonelist_order(void)
4534 {
4535         if (user_zonelist_order == ZONELIST_ORDER_DEFAULT)
4536                 current_zonelist_order = default_zonelist_order();
4537         else
4538                 current_zonelist_order = user_zonelist_order;
4539 }
4540
4541 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4542 {
4543         int i, node, load;
4544         nodemask_t used_mask;
4545         int local_node, prev_node;
4546         struct zonelist *zonelist;
4547         unsigned int order = current_zonelist_order;
4548
4549         /* initialize zonelists */
4550         for (i = 0; i < MAX_ZONELISTS; i++) {
4551                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
4552                 zonelist->_zonerefs[0].zone = NULL;
4553                 zonelist->_zonerefs[0].zone_idx = 0;
4554         }
4555
4556         /* NUMA-aware ordering of nodes */
4557         local_node = pgdat->node_id;
4558         load = nr_online_nodes;
4559         prev_node = local_node;
4560         nodes_clear(used_mask);
4561
4562         memset(node_order, 0, sizeof(node_order));
4563         i = 0;
4564
4565         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
4566                 /*
4567                  * We don't want to pressure a particular node.
4568                  * So adding penalty to the first node in same
4569                  * distance group to make it round-robin.
4570                  */
4571                 if (node_distance(local_node, node) !=
4572                     node_distance(local_node, prev_node))
4573                         node_load[node] = load;
4574
4575                 prev_node = node;
4576                 load--;
4577                 if (order == ZONELIST_ORDER_NODE)
4578                         build_zonelists_in_node_order(pgdat, node);
4579                 else
4580                         node_order[i++] = node; /* remember order */
4581         }
4582
4583         if (order == ZONELIST_ORDER_ZONE) {
4584                 /* calculate node order -- i.e., DMA last! */
4585                 build_zonelists_in_zone_order(pgdat, i);
4586         }
4587
4588         build_thisnode_zonelists(pgdat);
4589 }
4590
4591 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4592 /*
4593  * Return node id of node used for "local" allocations.
4594  * I.e., first node id of first zone in arg node's generic zonelist.
4595  * Used for initializing percpu 'numa_mem', which is used primarily
4596  * for kernel allocations, so use GFP_KERNEL flags to locate zonelist.
4597  */
4598 int local_memory_node(int node)
4599 {
4600         struct zoneref *z;
4601
4602         z = first_zones_zonelist(node_zonelist(node, GFP_KERNEL),
4603                                    gfp_zone(GFP_KERNEL),
4604                                    NULL);
4605         return z->zone->node;
4606 }
4607 #endif
4608
4609 #else   /* CONFIG_NUMA */
4610
4611 static void set_zonelist_order(void)
4612 {
4613         current_zonelist_order = ZONELIST_ORDER_ZONE;
4614 }
4615
4616 static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
4617 {
4618         int node, local_node;
4619         enum zone_type j;
4620         struct zonelist *zonelist;
4621
4622         local_node = pgdat->node_id;
4623
4624         zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
4625         j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
4626
4627         /*
4628          * Now we build the zonelist so that it contains the zones
4629          * of all the other nodes.
4630          * We don't want to pressure a particular node, so when
4631          * building the zones for node N, we make sure that the
4632          * zones coming right after the local ones are those from
4633          * node N+1 (modulo N)
4634          */
4635         for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
4636                 if (!node_online(node))
4637                         continue;
4638                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4639         }
4640         for (node = 0; node < local_node; node++) {
4641                 if (!node_online(node))
4642                         continue;
4643                 j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j);
4644         }
4645
4646         zonelist->_zonerefs[j].zone = NULL;
4647         zonelist->_zonerefs[j].zone_idx = 0;
4648 }
4649
4650 #endif  /* CONFIG_NUMA */
4651
4652 /*
4653  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
4654  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
4655  * that an item put on a list will immediately be handed over to
4656  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
4657  * with interrupts disabled.
4658  *
4659  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
4660  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
4661  * hotplugged processors.
4662  *
4663  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
4664  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
4665  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
4666  */
4667 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch);
4668 static DEFINE_PER_CPU(struct per_cpu_pageset, boot_pageset);
4669 static void setup_zone_pageset(struct zone *zone);
4670
4671 /*
4672  * Global mutex to protect against size modification of zonelists
4673  * as well as to serialize pageset setup for the new populated zone.
4674  */
4675 DEFINE_MUTEX(zonelists_mutex);
4676
4677 /* return values int ....just for stop_machine() */
4678 static int __build_all_zonelists(void *data)
4679 {
4680         int nid;
4681         int cpu;
4682         pg_data_t *self = data;
4683
4684 #ifdef CONFIG_NUMA
4685         memset(node_load, 0, sizeof(node_load));
4686 #endif
4687
4688         if (self && !node_online(self->node_id)) {
4689                 build_zonelists(self);
4690         }
4691
4692         for_each_online_node(nid) {
4693                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4694
4695                 build_zonelists(pgdat);
4696         }
4697
4698         /*
4699          * Initialize the boot_pagesets that are going to be used
4700          * for bootstrapping processors. The real pagesets for
4701          * each zone will be allocated later when the per cpu
4702          * allocator is available.
4703          *
4704          * boot_pagesets are used also for bootstrapping offline
4705          * cpus if the system is already booted because the pagesets
4706          * are needed to initialize allocators on a specific cpu too.
4707          * F.e. the percpu allocator needs the page allocator which
4708          * needs the percpu allocator in order to allocate its pagesets
4709          * (a chicken-egg dilemma).
4710          */
4711         for_each_possible_cpu(cpu) {
4712                 setup_pageset(&per_cpu(boot_pageset, cpu), 0);
4713
4714 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMORYLESS_NODES
4715                 /*
4716                  * We now know the "local memory node" for each node--
4717                  * i.e., the node of the first zone in the generic zonelist.
4718                  * Set up numa_mem percpu variable for on-line cpus.  During
4719                  * boot, only the boot cpu should be on-line;  we'll init the
4720                  * secondary cpus' numa_mem as they come on-line.  During
4721                  * node/memory hotplug, we'll fixup all on-line cpus.
4722                  */
4723                 if (cpu_online(cpu))
4724                         set_cpu_numa_mem(cpu, local_memory_node(cpu_to_node(cpu)));
4725 #endif
4726         }
4727
4728         return 0;
4729 }
4730
4731 static noinline void __init
4732 build_all_zonelists_init(void)
4733 {
4734         __build_all_zonelists(NULL);
4735         mminit_verify_zonelist();
4736         cpuset_init_current_mems_allowed();
4737 }
4738
4739 /*
4740  * Called with zonelists_mutex held always
4741  * unless system_state == SYSTEM_BOOTING.
4742  *
4743  * __ref due to (1) call of __meminit annotated setup_zone_pageset
4744  * [we're only called with non-NULL zone through __meminit paths] and
4745  * (2) call of __init annotated helper build_all_zonelists_init
4746  * [protected by SYSTEM_BOOTING].
4747  */
4748 void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone)
4749 {
4750         set_zonelist_order();
4751
4752         if (system_state == SYSTEM_BOOTING) {
4753                 build_all_zonelists_init();
4754         } else {
4755 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4756                 if (zone)
4757                         setup_zone_pageset(zone);
4758 #endif
4759                 /* we have to stop all cpus to guarantee there is no user
4760                    of zonelist */
4761                 stop_machine(__build_all_zonelists, pgdat, NULL);
4762                 /* cpuset refresh routine should be here */
4763         }
4764         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
4765         /*
4766          * Disable grouping by mobility if the number of pages in the
4767          * system is too low to allow the mechanism to work. It would be
4768          * more accurate, but expensive to check per-zone. This check is
4769          * made on memory-hotadd so a system can start with mobility
4770          * disabled and enable it later
4771          */
4772         if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES))
4773                 page_group_by_mobility_disabled = 1;
4774         else
4775                 page_group_by_mobility_disabled = 0;
4776
4777         pr_info("Built %i zonelists in %s order, mobility grouping %s.  Total pages: %ld\n",
4778                 nr_online_nodes,
4779                 zonelist_order_name[current_zonelist_order],
4780                 page_group_by_mobility_disabled ? "off" : "on",
4781                 vm_total_pages);
4782 #ifdef CONFIG_NUMA
4783         pr_info("Policy zone: %s\n", zone_names[policy_zone]);
4784 #endif
4785 }
4786
4787 /*
4788  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
4789  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
4790  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
4791  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
4792  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
4793  * conservative, even though it seems large.
4794  *
4795  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
4796  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
4797  */
4798 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
4799
4800 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
4801 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4802 {
4803         unsigned long size = 1;
4804
4805         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
4806
4807         while (size < pages)
4808                 size <<= 1;
4809
4810         /*
4811          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
4812          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
4813          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
4814          */
4815         size = min(size, 4096UL);
4816
4817         return max(size, 4UL);
4818 }
4819 #else
4820 /*
4821  * A zone's size might be changed by hot-add, so it is not possible to determine
4822  * a suitable size for its wait_table.  So we use the maximum size now.
4823  *
4824  * The max wait table size = 4096 x sizeof(wait_queue_head_t).   ie:
4825  *
4826  *    i386 (preemption config)    : 4096 x 16 = 64Kbyte.
4827  *    ia64, x86-64 (no preemption): 4096 x 20 = 80Kbyte.
4828  *    ia64, x86-64 (preemption)   : 4096 x 24 = 96Kbyte.
4829  *
4830  * The maximum entries are prepared when a zone's memory is (512K + 256) pages
4831  * or more by the traditional way. (See above).  It equals:
4832  *
4833  *    i386, x86-64, powerpc(4K page size) : =  ( 2G + 1M)byte.
4834  *    ia64(16K page size)                 : =  ( 8G + 4M)byte.
4835  *    powerpc (64K page size)             : =  (32G +16M)byte.
4836  */
4837 static inline unsigned long wait_table_hash_nr_entries(unsigned long pages)
4838 {
4839         return 4096UL;
4840 }
4841 #endif
4842
4843 /*
4844  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
4845  * to extract the more random high bits from the multiplicative
4846  * hash function before the remainder is taken.
4847  */
4848 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
4849 {
4850         return ffz(~size);
4851 }
4852
4853 /*
4854  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
4855  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
4856  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
4857  */
4858 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
4859                 unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
4860 {
4861         struct vmem_altmap *altmap = to_vmem_altmap(__pfn_to_phys(start_pfn));
4862         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
4863         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4864         unsigned long pfn;
4865         unsigned long nr_initialised = 0;
4866 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4867         struct memblock_region *r = NULL, *tmp;
4868 #endif
4869
4870         if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
4871                 highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;
4872
4873         /*
4874          * Honor reservation requested by the driver for this ZONE_DEVICE
4875          * memory
4876          */
4877         if (altmap && start_pfn == altmap->base_pfn)
4878                 start_pfn += altmap->reserve;
4879
4880         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
4881                 /*
4882                  * There can be holes in boot-time mem_map[]s handed to this
4883                  * function.  They do not exist on hotplugged memory.
4884                  */
4885                 if (context != MEMMAP_EARLY)
4886                         goto not_early;
4887
4888                 if (!early_pfn_valid(pfn))
4889                         continue;
4890                 if (!early_pfn_in_nid(pfn, nid))
4891                         continue;
4892                 if (!update_defer_init(pgdat, pfn, end_pfn, &nr_initialised))
4893                         break;
4894
4895 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
4896                 /*
4897                  * If not mirrored_kernelcore and ZONE_MOVABLE exists, range
4898                  * from zone_movable_pfn[nid] to end of each node should be
4899                  * ZONE_MOVABLE not ZONE_NORMAL. skip it.
4900                  */
4901                 if (!mirrored_kernelcore && zone_movable_pfn[nid])
4902                         if (zone == ZONE_NORMAL && pfn >= zone_movable_pfn[nid])
4903                                 continue;
4904
4905                 /*
4906                  * Check given memblock attribute by firmware which can affect
4907                  * kernel memory layout.  If zone==ZONE_MOVABLE but memory is
4908                  * mirrored, it's an overlapped memmap init. skip it.
4909                  */
4910                 if (mirrored_kernelcore && zone == ZONE_MOVABLE) {
4911                         if (!r || pfn >= memblock_region_memory_end_pfn(r)) {
4912                                 for_each_memblock(memory, tmp)
4913                                         if (pfn < memblock_region_memory_end_pfn(tmp))
4914                                                 break;
4915                                 r = tmp;
4916                         }
4917                         if (pfn >= memblock_region_memory_base_pfn(r) &&
4918                             memblock_is_mirror(r)) {
4919                                 /* already initialized as NORMAL */
4920                                 pfn = memblock_region_memory_end_pfn(r);
4921                                 continue;
4922                         }
4923                 }
4924 #endif
4925
4926 not_early:
4927                 /*
4928                  * Mark the block movable so that blocks are reserved for
4929                  * movable at startup. This will force kernel allocations
4930                  * to reserve their blocks rather than leaking throughout
4931                  * the address space during boot when many long-lived
4932                  * kernel allocations are made.
4933                  *
4934                  * bitmap is created for zone's valid pfn range. but memmap
4935                  * can be created for invalid pages (for alignment)
4936                  * check here not to call set_pageblock_migratetype() against
4937                  * pfn out of zone.
4938                  */
4939                 if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
4940                         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
4941
4942                         __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
4943                         set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
4944                 } else {
4945                         __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
4946                 }
4947         }
4948 }
4949
4950 static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
4951 {
4952         unsigned int order, t;
4953         for_each_migratetype_order(order, t) {
4954                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
4955                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
4956         }
4957 }
4958
4959 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
4960 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
4961         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn), MEMMAP_EARLY)
4962 #endif
4963
4964 static int zone_batchsize(struct zone *zone)
4965 {
4966 #ifdef CONFIG_MMU
4967         int batch;
4968
4969         /*
4970          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
4971          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
4972          *
4973          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
4974          */
4975         batch = zone->managed_pages / 1024;
4976         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
4977                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
4978         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
4979         if (batch < 1)
4980                 batch = 1;
4981
4982         /*
4983          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
4984          * of 2 value was found to be more likely to have
4985          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
4986          *
4987          * For example if 2 tasks are alternately allocating
4988          * batches of pages, one task can end up with a lot
4989          * of pages of one half of the possible page colors
4990          * and the other with pages of the other colors.
4991          */
4992         batch = rounddown_pow_of_two(batch + batch/2) - 1;
4993
4994         return batch;
4995
4996 #else
4997         /* The deferral and batching of frees should be suppressed under NOMMU
4998          * conditions.
4999          *
5000          * The problem is that NOMMU needs to be able to allocate large chunks
5001          * of contiguous memory as there's no hardware page translation to
5002          * assemble apparent contiguous memory from discontiguous pages.
5003          *
5004          * Queueing large contiguous runs of pages for batching, however,
5005          * causes the pages to actually be freed in smaller chunks.  As there
5006          * can be a significant delay between the individual batches being
5007          * recycled, this leads to the once large chunks of space being
5008          * fragmented and becoming unavailable for high-order allocations.
5009          */
5010         return 0;
5011 #endif
5012 }
5013
5014 /*
5015  * pcp->high and pcp->batch values are related and dependent on one another:
5016  * ->batch must never be higher then ->high.
5017  * The following function updates them in a safe manner without read side
5018  * locking.
5019  *
5020  * Any new users of pcp->batch and pcp->high should ensure they can cope with
5021  * those fields changing asynchronously (acording the the above rule).
5022  *
5023  * mutex_is_locked(&pcp_batch_high_lock) required when calling this function
5024  * outside of boot time (or some other assurance that no concurrent updaters
5025  * exist).
5026  */
5027 static void pageset_update(struct per_cpu_pages *pcp, unsigned long high,
5028                 unsigned long batch)
5029 {
5030        /* start with a fail safe value for batch */
5031         pcp->batch = 1;
5032         smp_wmb();
5033
5034        /* Update high, then batch, in order */
5035         pcp->high = high;
5036         smp_wmb();
5037
5038         pcp->batch = batch;
5039 }
5040
5041 /* a companion to pageset_set_high() */
5042 static void pageset_set_batch(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5043 {
5044         pageset_update(&p->pcp, 6 * batch, max(1UL, 1 * batch));
5045 }
5046
5047 static void pageset_init(struct per_cpu_pageset *p)
5048 {
5049         struct per_cpu_pages *pcp;
5050         int migratetype;
5051
5052         memset(p, 0, sizeof(*p));
5053
5054         pcp = &p->pcp;
5055         pcp->count = 0;
5056         for (migratetype = 0; migratetype < MIGRATE_PCPTYPES; migratetype++)
5057                 INIT_LIST_HEAD(&pcp->lists[migratetype]);
5058 }
5059
5060 static void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
5061 {
5062         pageset_init(p);
5063         pageset_set_batch(p, batch);
5064 }
5065
5066 /*
5067  * pageset_set_high() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
5068  * to the value high for the pageset p.
5069  */
5070 static void pageset_set_high(struct per_cpu_pageset *p,
5071                                 unsigned long high)
5072 {
5073         unsigned long batch = max(1UL, high / 4);
5074         if ((high / 4) > (PAGE_SHIFT * 8))
5075                 batch = PAGE_SHIFT * 8;
5076
5077         pageset_update(&p->pcp, high, batch);
5078 }
5079
5080 static void pageset_set_high_and_batch(struct zone *zone,
5081                                        struct per_cpu_pageset *pcp)
5082 {
5083         if (percpu_pagelist_fraction)
5084                 pageset_set_high(pcp,
5085                         (zone->managed_pages /
5086                                 percpu_pagelist_fraction));
5087         else
5088                 pageset_set_batch(pcp, zone_batchsize(zone));
5089 }
5090
5091 static void __meminit zone_pageset_init(struct zone *zone, int cpu)
5092 {
5093         struct per_cpu_pageset *pcp = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
5094
5095         pageset_init(pcp);
5096         pageset_set_high_and_batch(zone, pcp);
5097 }
5098
5099 static void __meminit setup_zone_pageset(struct zone *zone)
5100 {
5101         int cpu;
5102         zone->pageset = alloc_percpu(struct per_cpu_pageset);
5103         for_each_possible_cpu(cpu)
5104                 zone_pageset_init(zone, cpu);
5105 }
5106
5107 /*
5108  * Allocate per cpu pagesets and initialize them.
5109  * Before this call only boot pagesets were available.
5110  */
5111 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
5112 {
5113         struct zone *zone;
5114
5115         for_each_populated_zone(zone)
5116                 setup_zone_pageset(zone);
5117 }
5118
5119 static noinline __init_refok
5120 int zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
5121 {
5122         int i;
5123         size_t alloc_size;
5124
5125         /*
5126          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
5127          * per zone.
5128          */
5129         zone->wait_table_hash_nr_entries =
5130                  wait_table_hash_nr_entries(zone_size_pages);
5131         zone->wait_table_bits =
5132                 wait_table_bits(zone->wait_table_hash_nr_entries);
5133         alloc_size = zone->wait_table_hash_nr_entries
5134                                         * sizeof(wait_queue_head_t);
5135
5136         if (!slab_is_available()) {
5137                 zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
5138                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(
5139                                 alloc_size, zone->zone_pgdat->node_id);
5140         } else {
5141                 /*
5142                  * This case means that a zone whose size was 0 gets new memory
5143                  * via memory hot-add.
5144                  * But it may be the case that a new node was hot-added.  In
5145                  * this case vmalloc() will not be able to use this new node's
5146                  * memory - this wait_table must be initialized to use this new
5147                  * node itself as well.
5148                  * To use this new node's memory, further consideration will be
5149                  * necessary.
5150                  */
5151                 zone->wait_table = vmalloc(alloc_size);
5152         }
5153         if (!zone->wait_table)
5154                 return -ENOMEM;
5155
5156         for (i = 0; i < zone->wait_table_hash_nr_entries; ++i)
5157                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
5158
5159         return 0;
5160 }
5161
5162 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
5163 {
5164         /*
5165          * per cpu subsystem is not up at this point. The following code
5166          * relies on the ability of the linker to provide the
5167          * offset of a (static) per cpu variable into the per cpu area.
5168          */
5169         zone->pageset = &boot_pageset;
5170
5171         if (populated_zone(zone))
5172                 printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%u\n",
5173                         zone->name, zone->present_pages,
5174                                          zone_batchsize(zone));
5175 }
5176
5177 int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
5178                                         unsigned long zone_start_pfn,
5179                                         unsigned long size)
5180 {
5181         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
5182         int ret;
5183         ret = zone_wait_table_init(zone, size);
5184         if (ret)
5185                 return ret;
5186         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
5187
5188         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5189
5190         mminit_dprintk(MMINIT_TRACE, "memmap_init",
5191                         "Initialising map node %d zone %lu pfns %lu -> %lu\n",
5192                         pgdat->node_id,
5193                         (unsigned long)zone_idx(zone),
5194                         zone_start_pfn, (zone_start_pfn + size));
5195
5196         zone_init_free_lists(zone);
5197
5198         return 0;
5199 }
5200
5201 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5202 #ifndef CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID
5203
5204 /*
5205  * Required by SPARSEMEM. Given a PFN, return what node the PFN is on.
5206  */
5207 int __meminit __early_pfn_to_nid(unsigned long pfn,
5208                                         struct mminit_pfnnid_cache *state)
5209 {
5210         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5211         int nid;
5212
5213         if (state->last_start <= pfn && pfn < state->last_end)
5214                 return state->last_nid;
5215
5216         nid = memblock_search_pfn_nid(pfn, &start_pfn, &end_pfn);
5217         if (nid != -1) {
5218                 state->last_start = start_pfn;
5219                 state->last_end = end_pfn;
5220                 state->last_nid = nid;
5221         }
5222
5223         return nid;
5224 }
5225 #endif /* CONFIG_HAVE_ARCH_EARLY_PFN_TO_NID */
5226
5227 /**
5228  * free_bootmem_with_active_regions - Call memblock_free_early_nid for each active range
5229  * @nid: The node to free memory on. If MAX_NUMNODES, all nodes are freed.
5230  * @max_low_pfn: The highest PFN that will be passed to memblock_free_early_nid
5231  *
5232  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes
5233  * and may be freed, this this function may be used instead of calling
5234  * memblock_free_early_nid() manually.
5235  */
5236 void __init free_bootmem_with_active_regions(int nid, unsigned long max_low_pfn)
5237 {
5238         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5239         int i, this_nid;
5240
5241         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid) {
5242                 start_pfn = min(start_pfn, max_low_pfn);
5243                 end_pfn = min(end_pfn, max_low_pfn);
5244
5245                 if (start_pfn < end_pfn)
5246                         memblock_free_early_nid(PFN_PHYS(start_pfn),
5247                                         (end_pfn - start_pfn) << PAGE_SHIFT,
5248                                         this_nid);
5249         }
5250 }
5251
5252 /**
5253  * sparse_memory_present_with_active_regions - Call memory_present for each active range
5254  * @nid: The node to call memory_present for. If MAX_NUMNODES, all nodes will be used.
5255  *
5256  * If an architecture guarantees that all ranges registered contain no holes and may
5257  * be freed, this function may be used instead of calling memory_present() manually.
5258  */
5259 void __init sparse_memory_present_with_active_regions(int nid)
5260 {
5261         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5262         int i, this_nid;
5263
5264         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, &this_nid)
5265                 memory_present(this_nid, start_pfn, end_pfn);
5266 }
5267
5268 /**
5269  * get_pfn_range_for_nid - Return the start and end page frames for a node
5270  * @nid: The nid to return the range for. If MAX_NUMNODES, the min and max PFN are returned.
5271  * @start_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node start_pfn.
5272  * @end_pfn: Passed by reference. On return, it will have the node end_pfn.
5273  *
5274  * It returns the start and end page frame of a node based on information
5275  * provided by memblock_set_node(). If called for a node
5276  * with no available memory, a warning is printed and the start and end
5277  * PFNs will be 0.
5278  */
5279 void __meminit get_pfn_range_for_nid(unsigned int nid,
5280                         unsigned long *start_pfn, unsigned long *end_pfn)
5281 {
5282         unsigned long this_start_pfn, this_end_pfn;
5283         int i;
5284
5285         *start_pfn = -1UL;
5286         *end_pfn = 0;
5287
5288         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &this_start_pfn, &this_end_pfn, NULL) {
5289                 *start_pfn = min(*start_pfn, this_start_pfn);
5290                 *end_pfn = max(*end_pfn, this_end_pfn);
5291         }
5292
5293         if (*start_pfn == -1UL)
5294                 *start_pfn = 0;
5295 }
5296
5297 /*
5298  * This finds a zone that can be used for ZONE_MOVABLE pages. The
5299  * assumption is made that zones within a node are ordered in monotonic
5300  * increasing memory addresses so that the "highest" populated zone is used
5301  */
5302 static void __init find_usable_zone_for_movable(void)
5303 {
5304         int zone_index;
5305         for (zone_index = MAX_NR_ZONES - 1; zone_index >= 0; zone_index--) {
5306                 if (zone_index == ZONE_MOVABLE)
5307                         continue;
5308
5309                 if (arch_zone_highest_possible_pfn[zone_index] >
5310                                 arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_index])
5311                         break;
5312         }
5313
5314         VM_BUG_ON(zone_index == -1);
5315         movable_zone = zone_index;
5316 }
5317
5318 /*
5319  * The zone ranges provided by the architecture do not include ZONE_MOVABLE
5320  * because it is sized independent of architecture. Unlike the other zones,
5321  * the starting point for ZONE_MOVABLE is not fixed. It may be different
5322  * in each node depending on the size of each node and how evenly kernelcore
5323  * is distributed. This helper function adjusts the zone ranges
5324  * provided by the architecture for a given node by using the end of the
5325  * highest usable zone for ZONE_MOVABLE. This preserves the assumption that
5326  * zones within a node are in order of monotonic increases memory addresses
5327  */
5328 static void __meminit adjust_zone_range_for_zone_movable(int nid,
5329                                         unsigned long zone_type,
5330                                         unsigned long node_start_pfn,
5331                                         unsigned long node_end_pfn,
5332                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5333                                         unsigned long *zone_end_pfn)
5334 {
5335         /* Only adjust if ZONE_MOVABLE is on this node */
5336         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5337                 /* Size ZONE_MOVABLE */
5338                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE) {
5339                         *zone_start_pfn = zone_movable_pfn[nid];
5340                         *zone_end_pfn = min(node_end_pfn,
5341                                 arch_zone_highest_possible_pfn[movable_zone]);
5342
5343                 /* Check if this whole range is within ZONE_MOVABLE */
5344                 } else if (*zone_start_pfn >= zone_movable_pfn[nid])
5345                         *zone_start_pfn = *zone_end_pfn;
5346         }
5347 }
5348
5349 /*
5350  * Return the number of pages a zone spans in a node, including holes
5351  * present_pages = zone_spanned_pages_in_node() - zone_absent_pages_in_node()
5352  */
5353 static unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5354                                         unsigned long zone_type,
5355                                         unsigned long node_start_pfn,
5356                                         unsigned long node_end_pfn,
5357                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5358                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5359                                         unsigned long *ignored)
5360 {
5361         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5362         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5363                 return 0;
5364
5365         /* Get the start and end of the zone */
5366         *zone_start_pfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5367         *zone_end_pfn = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5368         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5369                                 node_start_pfn, node_end_pfn,
5370                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5371
5372         /* Check that this node has pages within the zone's required range */
5373         if (*zone_end_pfn < node_start_pfn || *zone_start_pfn > node_end_pfn)
5374                 return 0;
5375
5376         /* Move the zone boundaries inside the node if necessary */
5377         *zone_end_pfn = min(*zone_end_pfn, node_end_pfn);
5378         *zone_start_pfn = max(*zone_start_pfn, node_start_pfn);
5379
5380         /* Return the spanned pages */
5381         return *zone_end_pfn - *zone_start_pfn;
5382 }
5383
5384 /*
5385  * Return the number of holes in a range on a node. If nid is MAX_NUMNODES,
5386  * then all holes in the requested range will be accounted for.
5387  */
5388 unsigned long __meminit __absent_pages_in_range(int nid,
5389                                 unsigned long range_start_pfn,
5390                                 unsigned long range_end_pfn)
5391 {
5392         unsigned long nr_absent = range_end_pfn - range_start_pfn;
5393         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5394         int i;
5395
5396         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
5397                 start_pfn = clamp(start_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5398                 end_pfn = clamp(end_pfn, range_start_pfn, range_end_pfn);
5399                 nr_absent -= end_pfn - start_pfn;
5400         }
5401         return nr_absent;
5402 }
5403
5404 /**
5405  * absent_pages_in_range - Return number of page frames in holes within a range
5406  * @start_pfn: The start PFN to start searching for holes
5407  * @end_pfn: The end PFN to stop searching for holes
5408  *
5409  * It returns the number of pages frames in memory holes within a range.
5410  */
5411 unsigned long __init absent_pages_in_range(unsigned long start_pfn,
5412                                                         unsigned long end_pfn)
5413 {
5414         return __absent_pages_in_range(MAX_NUMNODES, start_pfn, end_pfn);
5415 }
5416
5417 /* Return the number of page frames in holes in a zone on a node */
5418 static unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5419                                         unsigned long zone_type,
5420                                         unsigned long node_start_pfn,
5421                                         unsigned long node_end_pfn,
5422                                         unsigned long *ignored)
5423 {
5424         unsigned long zone_low = arch_zone_lowest_possible_pfn[zone_type];
5425         unsigned long zone_high = arch_zone_highest_possible_pfn[zone_type];
5426         unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5427         unsigned long nr_absent;
5428
5429         /* When hotadd a new node from cpu_up(), the node should be empty */
5430         if (!node_start_pfn && !node_end_pfn)
5431                 return 0;
5432
5433         zone_start_pfn = clamp(node_start_pfn, zone_low, zone_high);
5434         zone_end_pfn = clamp(node_end_pfn, zone_low, zone_high);
5435
5436         adjust_zone_range_for_zone_movable(nid, zone_type,
5437                         node_start_pfn, node_end_pfn,
5438                         &zone_start_pfn, &zone_end_pfn);
5439         nr_absent = __absent_pages_in_range(nid, zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5440
5441         /*
5442          * ZONE_MOVABLE handling.
5443          * Treat pages to be ZONE_MOVABLE in ZONE_NORMAL as absent pages
5444          * and vice versa.
5445          */
5446         if (zone_movable_pfn[nid]) {
5447                 if (mirrored_kernelcore) {
5448                         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5449                         struct memblock_region *r;
5450
5451                         for_each_memblock(memory, r) {
5452                                 start_pfn = clamp(memblock_region_memory_base_pfn(r),
5453                                                   zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5454                                 end_pfn = clamp(memblock_region_memory_end_pfn(r),
5455                                                 zone_start_pfn, zone_end_pfn);
5456
5457                                 if (zone_type == ZONE_MOVABLE &&
5458                                     memblock_is_mirror(r))
5459                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5460
5461                                 if (zone_type == ZONE_NORMAL &&
5462                                     !memblock_is_mirror(r))
5463                                         nr_absent += end_pfn - start_pfn;
5464                         }
5465                 } else {
5466                         if (zone_type == ZONE_NORMAL)
5467                                 nr_absent += node_end_pfn - zone_movable_pfn[nid];
5468                 }
5469         }
5470
5471         return nr_absent;
5472 }
5473
5474 #else /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5475 static inline unsigned long __meminit zone_spanned_pages_in_node(int nid,
5476                                         unsigned long zone_type,
5477                                         unsigned long node_start_pfn,
5478                                         unsigned long node_end_pfn,
5479                                         unsigned long *zone_start_pfn,
5480                                         unsigned long *zone_end_pfn,
5481                                         unsigned long *zones_size)
5482 {
5483         unsigned int zone;
5484
5485         *zone_start_pfn = node_start_pfn;
5486         for (zone = 0; zone < zone_type; zone++)
5487                 *zone_start_pfn += zones_size[zone];
5488
5489         *zone_end_pfn = *zone_start_pfn + zones_size[zone_type];
5490
5491         return zones_size[zone_type];
5492 }
5493
5494 static inline unsigned long __meminit zone_absent_pages_in_node(int nid,
5495                                                 unsigned long zone_type,
5496                                                 unsigned long node_start_pfn,
5497                                                 unsigned long node_end_pfn,
5498                                                 unsigned long *zholes_size)
5499 {
5500         if (!zholes_size)
5501                 return 0;
5502
5503         return zholes_size[zone_type];
5504 }
5505
5506 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5507
5508 static void __meminit calculate_node_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
5509                                                 unsigned long node_start_pfn,
5510                                                 unsigned long node_end_pfn,
5511                                                 unsigned long *zones_size,
5512                                                 unsigned long *zholes_size)
5513 {
5514         unsigned long realtotalpages = 0, totalpages = 0;
5515         enum zone_type i;
5516
5517         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
5518                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
5519                 unsigned long zone_start_pfn, zone_end_pfn;
5520                 unsigned long size, real_size;
5521
5522                 size = zone_spanned_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5523                                                   node_start_pfn,
5524                                                   node_end_pfn,
5525                                                   &zone_start_pfn,
5526                                                   &zone_end_pfn,
5527                                                   zones_size);
5528                 real_size = size - zone_absent_pages_in_node(pgdat->node_id, i,
5529                                                   node_start_pfn, node_end_pfn,
5530                                                   zholes_size);
5531                 if (size)
5532                         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
5533                 else
5534                         zone->zone_start_pfn = 0;
5535                 zone->spanned_pages = size;
5536                 zone->present_pages = real_size;
5537
5538                 totalpages += size;
5539                 realtotalpages += real_size;
5540         }
5541
5542         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
5543         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
5544         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id,
5545                                                         realtotalpages);
5546 }
5547
5548 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM
5549 /*
5550  * Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long
5551  * Start by making sure zonesize is a multiple of pageblock_order by rounding
5552  * up. Then use 1 NR_PAGEBLOCK_BITS worth of bits per pageblock, finally
5553  * round what is now in bits to nearest long in bits, then return it in
5554  * bytes.
5555  */
5556 static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
5557 {
5558         unsigned long usemapsize;
5559
5560         zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);
5561         usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);
5562         usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;
5563         usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;
5564         usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));
5565
5566         return usemapsize / 8;
5567 }
5568
5569 static void __init setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,
5570                                 struct zone *zone,
5571                                 unsigned long zone_start_pfn,
5572                                 unsigned long zonesize)
5573 {
5574         unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);
5575         zone->pageblock_flags = NULL;
5576         if (usemapsize)
5577                 zone->pageblock_flags =
5578                         memblock_virt_alloc_node_nopanic(usemapsize,
5579                                                          pgdat->node_id);
5580 }
5581 #else
5582 static inline void setup_usemap(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
5583                                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize) {}
5584 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM */
5585
5586 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE
5587
5588 /* Initialise the number of pages represented by NR_PAGEBLOCK_BITS */
5589 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5590 {
5591         unsigned int order;
5592
5593         /* Check that pageblock_nr_pages has not already been setup */
5594         if (pageblock_order)
5595                 return;
5596
5597         if (HPAGE_SHIFT > PAGE_SHIFT)
5598                 order = HUGETLB_PAGE_ORDER;
5599         else
5600                 order = MAX_ORDER - 1;
5601
5602         /*
5603          * Assume the largest contiguous order of interest is a huge page.
5604          * This value may be variable depending on boot parameters on IA64 and
5605          * powerpc.
5606          */
5607         pageblock_order = order;
5608 }
5609 #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5610
5611 /*
5612  * When CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE is not set, set_pageblock_order()
5613  * is unused as pageblock_order is set at compile-time. See
5614  * include/linux/pageblock-flags.h for the values of pageblock_order based on
5615  * the kernel config
5616  */
5617 void __paginginit set_pageblock_order(void)
5618 {
5619 }
5620
5621 #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE */
5622
5623 static unsigned long __paginginit calc_memmap_size(unsigned long spanned_pages,
5624                                                    unsigned long present_pages)
5625 {
5626         unsigned long pages = spanned_pages;
5627
5628         /*
5629          * Provide a more accurate estimation if there are holes within
5630          * the zone and SPARSEMEM is in use. If there are holes within the
5631          * zone, each populated memory region may cost us one or two extra
5632          * memmap pages due to alignment because memmap pages for each
5633          * populated regions may not naturally algined on page boundary.
5634          * So the (present_pages >> 4) heuristic is a tradeoff for that.
5635          */
5636         if (spanned_pages > present_pages + (present_pages >> 4) &&
5637             IS_ENABLED(CONFIG_SPARSEMEM))
5638                 pages = present_pages;
5639
5640         return PAGE_ALIGN(pages * sizeof(struct page)) >> PAGE_SHIFT;
5641 }
5642
5643 /*
5644  * Set up the zone data structures:
5645  *   - mark all pages reserved
5646  *   - mark all memory queues empty
5647  *   - clear the memory bitmaps
5648  *
5649  * NOTE: pgdat should get zeroed by caller.
5650  */
5651 static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
5652 {
5653         enum zone_type j;
5654         int nid = pgdat->node_id;
5655         int ret;
5656
5657         pgdat_resize_init(pgdat);
5658 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5659         spin_lock_init(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
5660         pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
5661         pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies;
5662 #endif
5663 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
5664         spin_lock_init(&pgdat->split_queue_lock);
5665         INIT_LIST_HEAD(&pgdat->split_queue);
5666         pgdat->split_queue_len = 0;
5667 #endif
5668         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
5669         init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
5670 #ifdef CONFIG_COMPACTION
5671         init_waitqueue_head(&pgdat->kcompactd_wait);
5672 #endif
5673         pgdat_page_ext_init(pgdat);
5674
5675         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
5676                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
5677                 unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;
5678                 unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
5679
5680                 size = zone->spanned_pages;
5681                 realsize = freesize = zone->present_pages;
5682
5683                 /*
5684                  * Adjust freesize so that it accounts for how much memory
5685                  * is used by this zone for memmap. This affects the watermark
5686                  * and per-cpu initialisations
5687                  */
5688                 memmap_pages = calc_memmap_size(size, realsize);
5689                 if (!is_highmem_idx(j)) {
5690                         if (freesize >= memmap_pages) {
5691                                 freesize -= memmap_pages;
5692                                 if (memmap_pages)
5693                                         printk(KERN_DEBUG
5694                                                "  %s zone: %lu pages used for memmap\n",
5695                                                zone_names[j], memmap_pages);
5696                         } else
5697                                 pr_warn("  %s zone: %lu pages exceeds freesize %lu\n",
5698                                         zone_names[j], memmap_pages, freesize);
5699                 }
5700
5701                 /* Account for reserved pages */
5702                 if (j == 0 && freesize > dma_reserve) {
5703                         freesize -= dma_reserve;
5704                         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages reserved\n",
5705                                         zone_names[0], dma_reserve);
5706                 }
5707
5708                 if (!is_highmem_idx(j))
5709                         nr_kernel_pages += freesize;
5710                 /* Charge for highmem memmap if there are enough kernel pages */
5711                 else if (nr_kernel_pages > memmap_pages * 2)
5712                         nr_kernel_pages -= memmap_pages;
5713                 nr_all_pages += freesize;
5714
5715                 /*
5716                  * Set an approximate value for lowmem here, it will be adjusted
5717                  * when the bootmem allocator frees pages into the buddy system.
5718                  * And all highmem pages will be managed by the buddy system.
5719                  */
5720                 zone->managed_pages = is_highmem_idx(j) ? realsize : freesize;
5721 #ifdef CONFIG_NUMA
5722                 zone->node = nid;
5723                 zone->min_unmapped_pages = (freesize*sysctl_min_unmapped_ratio)
5724                                                 / 100;
5725                 zone->min_slab_pages = (freesize * sysctl_min_slab_ratio) / 100;
5726 #endif
5727                 zone->name = zone_names[j];
5728                 spin_lock_init(&zone->lock);
5729                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
5730                 zone_seqlock_init(zone);
5731                 zone->zone_pgdat = pgdat;
5732                 zone_pcp_init(zone);
5733
5734                 /* For bootup, initialized properly in watermark setup */
5735                 mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH, zone->managed_pages);
5736
5737                 lruvec_init(&zone->lruvec);
5738                 if (!size)
5739                         continue;
5740
5741                 set_pageblock_order();
5742                 setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
5743                 ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
5744                 BUG_ON(ret);
5745                 memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
5746         }
5747 }
5748
5749 static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
5750 {
5751         unsigned long __maybe_unused start = 0;
5752         unsigned long __maybe_unused offset = 0;
5753
5754         /* Skip empty nodes */
5755         if (!pgdat->node_spanned_pages)
5756                 return;
5757
5758 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5759         start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1);
5760         offset = pgdat->node_start_pfn - start;
5761         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
5762         if (!pgdat->node_mem_map) {
5763                 unsigned long size, end;
5764                 struct page *map;
5765
5766                 /*
5767                  * The zone's endpoints aren't required to be MAX_ORDER
5768                  * aligned but the node_mem_map endpoints must be in order
5769                  * for the buddy allocator to function correctly.
5770                  */
5771                 end = pgdat_end_pfn(pgdat);
5772                 end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES);
5773                 size =  (end - start) * sizeof(struct page);
5774                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
5775                 if (!map)
5776                         map = memblock_virt_alloc_node_nopanic(size,
5777                                                                pgdat->node_id);
5778                 pgdat->node_mem_map = map + offset;
5779         }
5780 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
5781         /*
5782          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
5783          */
5784         if (pgdat == NODE_DATA(0)) {
5785                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
5786 #if defined(CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP) || defined(CONFIG_FLATMEM)
5787                 if (page_to_pfn(mem_map) != pgdat->node_start_pfn)
5788                         mem_map -= offset;
5789 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
5790         }
5791 #endif
5792 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
5793 }
5794
5795 void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size,
5796                 unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size)
5797 {
5798         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
5799         unsigned long start_pfn = 0;
5800         unsigned long end_pfn = 0;
5801
5802         /* pg_data_t should be reset to zero when it's allocated */
5803         WARN_ON(pgdat->nr_zones || pgdat->classzone_idx);
5804
5805         reset_deferred_meminit(pgdat);
5806         pgdat->node_id = nid;
5807         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
5808 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5809         get_pfn_range_for_nid(nid, &start_pfn, &end_pfn);
5810         pr_info("Initmem setup node %d [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
5811                 (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
5812                 end_pfn ? ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1 : 0);
5813 #else
5814         start_pfn = node_start_pfn;
5815 #endif
5816         calculate_node_totalpages(pgdat, start_pfn, end_pfn,
5817                                   zones_size, zholes_size);
5818
5819         alloc_node_mem_map(pgdat);
5820 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
5821         printk(KERN_DEBUG "free_area_init_node: node %d, pgdat %08lx, node_mem_map %08lx\n",
5822                 nid, (unsigned long)pgdat,
5823                 (unsigned long)pgdat->node_mem_map);
5824 #endif
5825
5826         free_area_init_core(pgdat);
5827 }
5828
5829 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
5830
5831 #if MAX_NUMNODES > 1
5832 /*
5833  * Figure out the number of possible node ids.
5834  */
5835 void __init setup_nr_node_ids(void)
5836 {
5837         unsigned int highest;
5838
5839         highest = find_last_bit(node_possible_map.bits, MAX_NUMNODES);
5840         nr_node_ids = highest + 1;
5841 }
5842 #endif
5843
5844 /**
5845  * node_map_pfn_alignment - determine the maximum internode alignment
5846  *
5847  * This function should be called after node map is populated and sorted.
5848  * It calculates the maximum power of two alignment which can distinguish
5849  * all the nodes.
5850  *
5851  * For example, if all nodes are 1GiB and aligned to 1GiB, the return value
5852  * would indicate 1GiB alignment with (1 << (30 - PAGE_SHIFT)).  If the
5853  * nodes are shifted by 256MiB, 256MiB.  Note that if only the last node is
5854  * shifted, 1GiB is enough and this function will indicate so.
5855  *
5856  * This is used to test whether pfn -> nid mapping of the chosen memory
5857  * model has fine enough granularity to avoid incorrect mapping for the
5858  * populated node map.
5859  *
5860  * Returns the determined alignment in pfn's.  0 if there is no alignment
5861  * requirement (single node).
5862  */
5863 unsigned long __init node_map_pfn_alignment(void)
5864 {
5865         unsigned long accl_mask = 0, last_end = 0;
5866         unsigned long start, end, mask;
5867         int last_nid = -1;
5868         int i, nid;
5869
5870         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start, &end, &nid) {
5871                 if (!start || last_nid < 0 || last_nid == nid) {
5872                         last_nid = nid;
5873                         last_end = end;
5874                         continue;
5875                 }
5876
5877                 /*
5878                  * Start with a mask granular enough to pin-point to the
5879                  * start pfn and tick off bits one-by-one until it becomes
5880                  * too coarse to separate the current node from the last.
5881                  */
5882                 mask = ~((1 << __ffs(start)) - 1);
5883                 while (mask && last_end <= (start & (mask << 1)))
5884                         mask <<= 1;
5885
5886                 /* accumulate all internode masks */
5887                 accl_mask |= mask;
5888         }
5889
5890         /* convert mask to number of pages */
5891         return ~accl_mask + 1;
5892 }
5893
5894 /* Find the lowest pfn for a node */
5895 static unsigned long __init find_min_pfn_for_node(int nid)
5896 {
5897         unsigned long min_pfn = ULONG_MAX;
5898         unsigned long start_pfn;
5899         int i;
5900
5901         for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, NULL, NULL)
5902                 min_pfn = min(min_pfn, start_pfn);
5903
5904         if (min_pfn == ULONG_MAX) {
5905                 pr_warn("Could not find start_pfn for node %d\n", nid);
5906                 return 0;
5907         }
5908
5909         return min_pfn;
5910 }
5911
5912 /**
5913  * find_min_pfn_with_active_regions - Find the minimum PFN registered
5914  *
5915  * It returns the minimum PFN based on information provided via
5916  * memblock_set_node().
5917  */
5918 unsigned long __init find_min_pfn_with_active_regions(void)
5919 {
5920         return find_min_pfn_for_node(MAX_NUMNODES);
5921 }
5922
5923 /*
5924  * early_calculate_totalpages()
5925  * Sum pages in active regions for movable zone.
5926  * Populate N_MEMORY for calculating usable_nodes.
5927  */
5928 static unsigned long __init early_calculate_totalpages(void)
5929 {
5930         unsigned long totalpages = 0;
5931         unsigned long start_pfn, end_pfn;
5932         int i, nid;
5933
5934         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid) {
5935                 unsigned long pages = end_pfn - start_pfn;
5936
5937                 totalpages += pages;
5938                 if (pages)
5939                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
5940         }
5941         return totalpages;
5942 }
5943
5944 /*
5945  * Find the PFN the Movable zone begins in each node. Kernel memory
5946  * is spread evenly between nodes as long as the nodes have enough
5947  * memory. When they don't, some nodes will have more kernelcore than
5948  * others
5949  */
5950 static void __init find_zone_movable_pfns_for_nodes(void)
5951 {
5952         int i, nid;
5953         unsigned long usable_startpfn;
5954         unsigned long kernelcore_node, kernelcore_remaining;
5955         /* save the state before borrow the nodemask */
5956         nodemask_t saved_node_state = node_states[N_MEMORY];
5957         unsigned long totalpages = early_calculate_totalpages();
5958         int usable_nodes = nodes_weight(node_states[N_MEMORY]);
5959         struct memblock_region *r;
5960
5961         /* Need to find movable_zone earlier when movable_node is specified. */
5962         find_usable_zone_for_movable();
5963
5964         /*
5965          * If movable_node is specified, ignore kernelcore and movablecore
5966          * options.
5967          */
5968         if (movable_node_is_enabled()) {
5969                 for_each_memblock(memory, r) {
5970                         if (!memblock_is_hotpluggable(r))
5971                                 continue;
5972
5973                         nid = r->nid;
5974
5975                         usable_startpfn = PFN_DOWN(r->base);
5976                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
5977                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
5978                                 usable_startpfn;
5979                 }
5980
5981                 goto out2;
5982         }
5983
5984         /*
5985          * If kernelcore=mirror is specified, ignore movablecore option
5986          */
5987         if (mirrored_kernelcore) {
5988                 bool mem_below_4gb_not_mirrored = false;
5989
5990                 for_each_memblock(memory, r) {
5991                         if (memblock_is_mirror(r))
5992                                 continue;
5993
5994                         nid = r->nid;
5995
5996                         usable_startpfn = memblock_region_memory_base_pfn(r);
5997
5998                         if (usable_startpfn < 0x100000) {
5999                                 mem_below_4gb_not_mirrored = true;
6000                                 continue;
6001                         }
6002
6003                         zone_movable_pfn[nid] = zone_movable_pfn[nid] ?
6004                                 min(usable_startpfn, zone_movable_pfn[nid]) :
6005                                 usable_startpfn;
6006                 }
6007
6008                 if (mem_below_4gb_not_mirrored)
6009                         pr_warn("This configuration results in unmirrored kernel memory.");
6010
6011                 goto out2;
6012         }
6013
6014         /*
6015          * If movablecore=nn[KMG] was specified, calculate what size of
6016          * kernelcore that corresponds so that memory usable for
6017          * any allocation type is evenly spread. If both kernelcore
6018          * and movablecore are specified, then the value of kernelcore
6019          * will be used for required_kernelcore if it's greater than
6020          * what movablecore would have allowed.
6021          */
6022         if (required_movablecore) {
6023                 unsigned long corepages;
6024
6025                 /*
6026                  * Round-up so that ZONE_MOVABLE is at least as large as what
6027                  * was requested by the user
6028                  */
6029                 required_movablecore =
6030                         roundup(required_movablecore, MAX_ORDER_NR_PAGES);
6031                 required_movablecore = min(totalpages, required_movablecore);
6032                 corepages = totalpages - required_movablecore;
6033
6034                 required_kernelcore = max(required_kernelcore, corepages);
6035         }
6036
6037         /*
6038          * If kernelcore was not specified or kernelcore size is larger
6039          * than totalpages, there is no ZONE_MOVABLE.
6040          */
6041         if (!required_kernelcore || required_kernelcore >= totalpages)
6042                 goto out;
6043
6044         /* usable_startpfn is the lowest possible pfn ZONE_MOVABLE can be at */
6045         usable_startpfn = arch_zone_lowest_possible_pfn[movable_zone];
6046
6047 restart:
6048         /* Spread kernelcore memory as evenly as possible throughout nodes */
6049         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6050         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
6051                 unsigned long start_pfn, end_pfn;
6052
6053                 /*
6054                  * Recalculate kernelcore_node if the division per node
6055                  * now exceeds what is necessary to satisfy the requested
6056                  * amount of memory for the kernel
6057                  */
6058                 if (required_kernelcore < kernelcore_node)
6059                         kernelcore_node = required_kernelcore / usable_nodes;
6060
6061                 /*
6062                  * As the map is walked, we track how much memory is usable
6063                  * by the kernel using kernelcore_remaining. When it is
6064                  * 0, the rest of the node is usable by ZONE_MOVABLE
6065                  */
6066                 kernelcore_remaining = kernelcore_node;
6067
6068                 /* Go through each range of PFNs within this node */
6069                 for_each_mem_pfn_range(i, nid, &start_pfn, &end_pfn, NULL) {
6070                         unsigned long size_pages;
6071
6072                         start_pfn = max(start_pfn, zone_movable_pfn[nid]);
6073                         if (start_pfn >= end_pfn)
6074                                 continue;
6075
6076                         /* Account for what is only usable for kernelcore */
6077                         if (start_pfn < usable_startpfn) {
6078                                 unsigned long kernel_pages;
6079                                 kernel_pages = min(end_pfn, usable_startpfn)
6080                                                                 - start_pfn;
6081
6082                                 kernelcore_remaining -= min(kernel_pages,
6083                                                         kernelcore_remaining);
6084                                 required_kernelcore -= min(kernel_pages,
6085                                                         required_kernelcore);
6086
6087                                 /* Continue if range is now fully accounted */
6088                                 if (end_pfn <= usable_startpfn) {
6089
6090                                         /*
6091                                          * Push zone_movable_pfn to the end so
6092                                          * that if we have to rebalance
6093                                          * kernelcore across nodes, we will
6094                                          * not double account here
6095                                          */
6096                                         zone_movable_pfn[nid] = end_pfn;
6097                                         continue;
6098                                 }
6099                                 start_pfn = usable_startpfn;
6100                         }
6101
6102                         /*
6103                          * The usable PFN range for ZONE_MOVABLE is from
6104                          * start_pfn->end_pfn. Calculate size_pages as the
6105                          * number of pages used as kernelcore
6106                          */
6107                         size_pages = end_pfn - start_pfn;
6108                         if (size_pages > kernelcore_remaining)
6109                                 size_pages = kernelcore_remaining;
6110                         zone_movable_pfn[nid] = start_pfn + size_pages;
6111
6112                         /*
6113                          * Some kernelcore has been met, update counts and
6114                          * break if the kernelcore for this node has been
6115                          * satisfied
6116                          */
6117                         required_kernelcore -= min(required_kernelcore,
6118                                                                 size_pages);
6119                         kernelcore_remaining -= size_pages;
6120                         if (!kernelcore_remaining)
6121                                 break;
6122                 }
6123         }
6124
6125         /*
6126          * If there is still required_kernelcore, we do another pass with one
6127          * less node in the count. This will push zone_movable_pfn[nid] further
6128          * along on the nodes that still have memory until kernelcore is
6129          * satisfied
6130          */
6131         usable_nodes--;
6132         if (usable_nodes && required_kernelcore > usable_nodes)
6133                 goto restart;
6134
6135 out2:
6136         /* Align start of ZONE_MOVABLE on all nids to MAX_ORDER_NR_PAGES */
6137         for (nid = 0; nid < MAX_NUMNODES; nid++)
6138                 zone_movable_pfn[nid] =
6139                         roundup(zone_movable_pfn[nid], MAX_ORDER_NR_PAGES);
6140
6141 out:
6142         /* restore the node_state */
6143         node_states[N_MEMORY] = saved_node_state;
6144 }
6145
6146 /* Any regular or high memory on that node ? */
6147 static void check_for_memory(pg_data_t *pgdat, int nid)
6148 {
6149         enum zone_type zone_type;
6150
6151         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
6152                 return;
6153
6154         for (zone_type = 0; zone_type <= ZONE_MOVABLE - 1; zone_type++) {
6155                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zone_type];
6156                 if (populated_zone(zone)) {
6157                         node_set_state(nid, N_HIGH_MEMORY);
6158                         if (N_NORMAL_MEMORY != N_HIGH_MEMORY &&
6159                             zone_type <= ZONE_NORMAL)
6160                                 node_set_state(nid, N_NORMAL_MEMORY);
6161                         break;
6162                 }
6163         }
6164 }
6165
6166 /**
6167  * free_area_init_nodes - Initialise all pg_data_t and zone data
6168  * @max_zone_pfn: an array of max PFNs for each zone
6169  *
6170  * This will call free_area_init_node() for each active node in the system.
6171  * Using the page ranges provided by memblock_set_node(), the size of each
6172  * zone in each node and their holes is calculated. If the maximum PFN
6173  * between two adjacent zones match, it is assumed that the zone is empty.
6174  * For example, if arch_max_dma_pfn == arch_max_dma32_pfn, it is assumed
6175  * that arch_max_dma32_pfn has no pages. It is also assumed that a zone
6176  * starts where the previous one ended. For example, ZONE_DMA32 starts
6177  * at arch_max_dma_pfn.
6178  */
6179 void __init free_area_init_nodes(unsigned long *max_zone_pfn)
6180 {
6181         unsigned long start_pfn, end_pfn;
6182         int i, nid;
6183
6184         /* Record where the zone boundaries are */
6185         memset(arch_zone_lowest_possible_pfn, 0,
6186                                 sizeof(arch_zone_lowest_possible_pfn));
6187         memset(arch_zone_highest_possible_pfn, 0,
6188                                 sizeof(arch_zone_highest_possible_pfn));
6189         arch_zone_lowest_possible_pfn[0] = find_min_pfn_with_active_regions();
6190         arch_zone_highest_possible_pfn[0] = max_zone_pfn[0];
6191         for (i = 1; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6192                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6193                         continue;
6194                 arch_zone_lowest_possible_pfn[i] =
6195                         arch_zone_highest_possible_pfn[i-1];
6196                 arch_zone_highest_possible_pfn[i] =
6197                         max(max_zone_pfn[i], arch_zone_lowest_possible_pfn[i]);
6198         }
6199         arch_zone_lowest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6200         arch_zone_highest_possible_pfn[ZONE_MOVABLE] = 0;
6201
6202         /* Find the PFNs that ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6203         memset(zone_movable_pfn, 0, sizeof(zone_movable_pfn));
6204         find_zone_movable_pfns_for_nodes();
6205
6206         /* Print out the zone ranges */
6207         pr_info("Zone ranges:\n");
6208         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6209                 if (i == ZONE_MOVABLE)
6210                         continue;
6211                 pr_info("  %-8s ", zone_names[i]);
6212                 if (arch_zone_lowest_possible_pfn[i] ==
6213                                 arch_zone_highest_possible_pfn[i])
6214                         pr_cont("empty\n");
6215                 else
6216                         pr_cont("[mem %#018Lx-%#018Lx]\n",
6217                                 (u64)arch_zone_lowest_possible_pfn[i]
6218                                         << PAGE_SHIFT,
6219                                 ((u64)arch_zone_highest_possible_pfn[i]
6220                                         << PAGE_SHIFT) - 1);
6221         }
6222
6223         /* Print out the PFNs ZONE_MOVABLE begins at in each node */
6224         pr_info("Movable zone start for each node\n");
6225         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
6226                 if (zone_movable_pfn[i])
6227                         pr_info("  Node %d: %#018Lx\n", i,
6228                                (u64)zone_movable_pfn[i] << PAGE_SHIFT);
6229         }
6230
6231         /* Print out the early node map */
6232         pr_info("Early memory node ranges\n");
6233         for_each_mem_pfn_range(i, MAX_NUMNODES, &start_pfn, &end_pfn, &nid)
6234                 pr_info("  node %3d: [mem %#018Lx-%#018Lx]\n", nid,
6235                         (u64)start_pfn << PAGE_SHIFT,
6236                         ((u64)end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
6237
6238         /* Initialise every node */
6239         mminit_verify_pageflags_layout();
6240         setup_nr_node_ids();
6241         for_each_online_node(nid) {
6242                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
6243                 free_area_init_node(nid, NULL,
6244                                 find_min_pfn_for_node(nid), NULL);
6245
6246                 /* Any memory on that node */
6247                 if (pgdat->node_present_pages)
6248                         node_set_state(nid, N_MEMORY);
6249                 check_for_memory(pgdat, nid);
6250         }
6251 }
6252
6253 static int __init cmdline_parse_core(char *p, unsigned long *core)
6254 {
6255         unsigned long long coremem;
6256         if (!p)
6257                 return -EINVAL;
6258
6259         coremem = memparse(p, &p);
6260         *core = coremem >> PAGE_SHIFT;
6261
6262         /* Paranoid check that UL is enough for the coremem value */
6263         WARN_ON((coremem >> PAGE_SHIFT) > ULONG_MAX);
6264
6265         return 0;
6266 }
6267
6268 /*
6269  * kernelcore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6270  * cannot be reclaimed or migrated.
6271  */
6272 static int __init cmdline_parse_kernelcore(char *p)
6273 {
6274         /* parse kernelcore=mirror */
6275         if (parse_option_str(p, "mirror")) {
6276                 mirrored_kernelcore = true;
6277                 return 0;
6278         }
6279
6280         return cmdline_parse_core(p, &required_kernelcore);
6281 }
6282
6283 /*
6284  * movablecore=size sets the amount of memory for use for allocations that
6285  * can be reclaimed or migrated.
6286  */
6287 static int __init cmdline_parse_movablecore(char *p)
6288 {
6289         return cmdline_parse_core(p, &required_movablecore);
6290 }
6291
6292 early_param("kernelcore", cmdline_parse_kernelcore);
6293 early_param("movablecore", cmdline_parse_movablecore);
6294
6295 #endif /* CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP */
6296
6297 void adjust_managed_page_count(struct page *page, long count)
6298 {
6299         spin_lock(&managed_page_count_lock);
6300         page_zone(page)->managed_pages += count;
6301         totalram_pages += count;
6302 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
6303         if (PageHighMem(page))
6304                 totalhigh_pages += count;
6305 #endif
6306         spin_unlock(&managed_page_count_lock);
6307 }
6308 EXPORT_SYMBOL(adjust_managed_page_count);
6309
6310 unsigned long free_reserved_area(void *start, void *end, int poison, char *s)
6311 {
6312         void *pos;
6313         unsigned long pages = 0;
6314
6315         start = (void *)PAGE_ALIGN((unsigned long)start);
6316         end = (void *)((unsigned long)end & PAGE_MASK);
6317         for (pos = start; pos < end; pos += PAGE_SIZE, pages++) {
6318                 if ((unsigned int)poison <= 0xFF)
6319                         memset(pos, poison, PAGE_SIZE);
6320                 free_reserved_page(virt_to_page(pos));
6321         }
6322
6323         if (pages && s)
6324                 pr_info("Freeing %s memory: %ldK (%p - %p)\n",
6325                         s, pages << (PAGE_SHIFT - 10), start, end);
6326
6327         return pages;
6328 }
6329 EXPORT_SYMBOL(free_reserved_area);
6330
6331 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6332 void free_highmem_page(struct page *page)
6333 {
6334         __free_reserved_page(page);
6335         totalram_pages++;
6336         page_zone(page)->managed_pages++;
6337         totalhigh_pages++;
6338 }
6339 #endif
6340
6341
6342 void __init mem_init_print_info(const char *str)
6343 {
6344         unsigned long physpages, codesize, datasize, rosize, bss_size;
6345         unsigned long init_code_size, init_data_size;
6346
6347         physpages = get_num_physpages();
6348         codesize = _etext - _stext;
6349         datasize = _edata - _sdata;
6350         rosize = __end_rodata - __start_rodata;
6351         bss_size = __bss_stop - __bss_start;
6352         init_data_size = __init_end - __init_begin;
6353         init_code_size = _einittext - _sinittext;
6354
6355         /*
6356          * Detect special cases and adjust section sizes accordingly:
6357          * 1) .init.* may be embedded into .data sections
6358          * 2) .init.text.* may be out of [__init_begin, __init_end],
6359          *    please refer to arch/tile/kernel/vmlinux.lds.S.
6360          * 3) .rodata.* may be embedded into .text or .data sections.
6361          */
6362 #define adj_init_size(start, end, size, pos, adj) \
6363         do { \
6364                 if (start <= pos && pos < end && size > adj) \
6365                         size -= adj; \
6366         } while (0)
6367
6368         adj_init_size(__init_begin, __init_end, init_data_size,
6369                      _sinittext, init_code_size);
6370         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, _sinittext, init_code_size);
6371         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __init_begin, init_data_size);
6372         adj_init_size(_stext, _etext, codesize, __start_rodata, rosize);
6373         adj_init_size(_sdata, _edata, datasize, __start_rodata, rosize);
6374
6375 #undef  adj_init_size
6376
6377         pr_info("Memory: %luK/%luK available (%luK kernel code, %luK rwdata, %luK rodata, %luK init, %luK bss, %luK reserved, %luK cma-reserved"
6378 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6379                 ", %luK highmem"
6380 #endif
6381                 "%s%s)\n",
6382                 nr_free_pages() << (PAGE_SHIFT - 10),
6383                 physpages << (PAGE_SHIFT - 10),
6384                 codesize >> 10, datasize >> 10, rosize >> 10,
6385                 (init_data_size + init_code_size) >> 10, bss_size >> 10,
6386                 (physpages - totalram_pages - totalcma_pages) << (PAGE_SHIFT - 10),
6387                 totalcma_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6388 #ifdef  CONFIG_HIGHMEM
6389                 totalhigh_pages << (PAGE_SHIFT - 10),
6390 #endif
6391                 str ? ", " : "", str ? str : "");
6392 }
6393
6394 /**
6395  * set_dma_reserve - set the specified number of pages reserved in the first zone
6396  * @new_dma_reserve: The number of pages to mark reserved
6397  *
6398  * The per-cpu batchsize and zone watermarks are determined by managed_pages.
6399  * In the DMA zone, a significant percentage may be consumed by kernel image
6400  * and other unfreeable allocations which can skew the watermarks badly. This
6401  * function may optionally be used to account for unfreeable pages in the
6402  * first zone (e.g., ZONE_DMA). The effect will be lower watermarks and
6403  * smaller per-cpu batchsize.
6404  */
6405 void __init set_dma_reserve(unsigned long new_dma_reserve)
6406 {
6407         dma_reserve = new_dma_reserve;
6408 }
6409
6410 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
6411 {
6412         free_area_init_node(0, zones_size,
6413                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
6414 }
6415
6416 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
6417                                  unsigned long action, void *hcpu)
6418 {
6419         int cpu = (unsigned long)hcpu;
6420
6421         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
6422                 lru_add_drain_cpu(cpu);
6423                 drain_pages(cpu);
6424
6425                 /*
6426                  * Spill the event counters of the dead processor
6427                  * into the current processors event counters.
6428                  * This artificially elevates the count of the current
6429                  * processor.
6430                  */
6431                 vm_events_fold_cpu(cpu);
6432
6433                 /*
6434                  * Zero the differential counters of the dead processor
6435                  * so that the vm statistics are consistent.
6436                  *
6437                  * This is only okay since the processor is dead and cannot
6438                  * race with what we are doing.
6439                  */
6440                 cpu_vm_stats_fold(cpu);
6441         }
6442         return NOTIFY_OK;
6443 }
6444
6445 void __init page_alloc_init(void)
6446 {
6447         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
6448 }
6449
6450 /*
6451  * calculate_totalreserve_pages - called when sysctl_lowmem_reserve_ratio
6452  *      or min_free_kbytes changes.
6453  */
6454 static void calculate_totalreserve_pages(void)
6455 {
6456         struct pglist_data *pgdat;
6457         unsigned long reserve_pages = 0;
6458         enum zone_type i, j;
6459
6460         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6461                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
6462                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
6463                         long max = 0;
6464
6465                         /* Find valid and maximum lowmem_reserve in the zone */
6466                         for (j = i; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6467                                 if (zone->lowmem_reserve[j] > max)
6468                                         max = zone->lowmem_reserve[j];
6469                         }
6470
6471                         /* we treat the high watermark as reserved pages. */
6472                         max += high_wmark_pages(zone);
6473
6474                         if (max > zone->managed_pages)
6475                                 max = zone->managed_pages;
6476
6477                         zone->totalreserve_pages = max;
6478
6479                         reserve_pages += max;
6480                 }
6481         }
6482         totalreserve_pages = reserve_pages;
6483 }
6484
6485 /*
6486  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
6487  *      sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
6488  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
6489  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
6490  */
6491 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
6492 {
6493         struct pglist_data *pgdat;
6494         enum zone_type j, idx;
6495
6496         for_each_online_pgdat(pgdat) {
6497                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
6498                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
6499                         unsigned long managed_pages = zone->managed_pages;
6500
6501                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
6502
6503                         idx = j;
6504                         while (idx) {
6505                                 struct zone *lower_zone;
6506
6507                                 idx--;
6508
6509                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
6510                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
6511
6512                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
6513                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = managed_pages /
6514                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
6515                                 managed_pages += lower_zone->managed_pages;
6516                         }
6517                 }
6518         }
6519
6520         /* update totalreserve_pages */
6521         calculate_totalreserve_pages();
6522 }
6523
6524 static void __setup_per_zone_wmarks(void)
6525 {
6526         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
6527         unsigned long lowmem_pages = 0;
6528         struct zone *zone;
6529         unsigned long flags;
6530
6531         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
6532         for_each_zone(zone) {
6533                 if (!is_highmem(zone))
6534                         lowmem_pages += zone->managed_pages;
6535         }
6536
6537         for_each_zone(zone) {
6538                 u64 tmp;
6539
6540                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
6541                 tmp = (u64)pages_min * zone->managed_pages;
6542                 do_div(tmp, lowmem_pages);
6543                 if (is_highmem(zone)) {
6544                         /*
6545                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
6546                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
6547                          * value here.
6548                          *
6549                          * The WMARK_HIGH-WMARK_LOW and (WMARK_LOW-WMARK_MIN)
6550                          * deltas control asynch page reclaim, and so should
6551                          * not be capped for highmem.
6552                          */
6553                         unsigned long min_pages;
6554
6555                         min_pages = zone->managed_pages / 1024;
6556                         min_pages = clamp(min_pages, SWAP_CLUSTER_MAX, 128UL);
6557                         zone->watermark[WMARK_MIN] = min_pages;
6558                 } else {
6559                         /*
6560                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
6561                          * proportionate to the zone's size.
6562                          */
6563                         zone->watermark[WMARK_MIN] = tmp;
6564                 }
6565
6566                 /*
6567                  * Set the kswapd watermarks distance according to the
6568                  * scale factor in proportion to available memory, but
6569                  * ensure a minimum size on small systems.
6570                  */
6571                 tmp = max_t(u64, tmp >> 2,
6572                             mult_frac(zone->managed_pages,
6573                                       watermark_scale_factor, 10000));
6574
6575                 zone->watermark[WMARK_LOW]  = min_wmark_pages(zone) + tmp;
6576                 zone->watermark[WMARK_HIGH] = min_wmark_pages(zone) + tmp * 2;
6577
6578                 __mod_zone_page_state(zone, NR_ALLOC_BATCH,
6579                         high_wmark_pages(zone) - low_wmark_pages(zone) -
6580                         atomic_long_read(&zone->vm_stat[NR_ALLOC_BATCH]));
6581
6582                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
6583         }
6584
6585         /* update totalreserve_pages */
6586         calculate_totalreserve_pages();
6587 }
6588
6589 /**
6590  * setup_per_zone_wmarks - called when min_free_kbytes changes
6591  * or when memory is hot-{added|removed}
6592  *
6593  * Ensures that the watermark[min,low,high] values for each zone are set
6594  * correctly with respect to min_free_kbytes.
6595  */
6596 void setup_per_zone_wmarks(void)
6597 {
6598         mutex_lock(&zonelists_mutex);
6599         __setup_per_zone_wmarks();
6600         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
6601 }
6602
6603 /*
6604  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has to
6605  * do too much work, but large enough that each inactive page has a chance
6606  * to be referenced again before it is swapped out.
6607  *
6608  * The inactive_anon ratio is the target ratio of ACTIVE_ANON to
6609  * INACTIVE_ANON pages on this zone's LRU, maintained by the
6610  * pageout code. A zone->inactive_ratio of 3 means 3:1 or 25% of
6611  * the anonymous pages are kept on the inactive list.
6612  *
6613  * total     target    max
6614  * memory    ratio     inactive anon
6615  * -------------------------------------
6616  *   10MB       1         5MB
6617  *  100MB       1        50MB
6618  *    1GB       3       250MB
6619  *   10GB      10       0.9GB
6620  *  100GB      31         3GB
6621  *    1TB     101        10GB
6622  *   10TB     320        32GB
6623  */
6624 static void __meminit calculate_zone_inactive_ratio(struct zone *zone)
6625 {
6626         unsigned int gb, ratio;
6627
6628         /* Zone size in gigabytes */
6629         gb = zone->managed_pages >> (30 - PAGE_SHIFT);
6630         if (gb)
6631                 ratio = int_sqrt(10 * gb);
6632         else
6633                 ratio = 1;
6634
6635         zone->inactive_ratio = ratio;
6636 }
6637
6638 static void __meminit setup_per_zone_inactive_ratio(void)
6639 {
6640         struct zone *zone;
6641
6642         for_each_zone(zone)
6643                 calculate_zone_inactive_ratio(zone);
6644 }
6645
6646 /*
6647  * Initialise min_free_kbytes.
6648  *
6649  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
6650  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
6651  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
6652  *
6653  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
6654  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
6655  *
6656  * which yields
6657  *
6658  * 16MB:        512k
6659  * 32MB:        724k
6660  * 64MB:        1024k
6661  * 128MB:       1448k
6662  * 256MB:       2048k
6663  * 512MB:       2896k
6664  * 1024MB:      4096k
6665  * 2048MB:      5792k
6666  * 4096MB:      8192k
6667  * 8192MB:      11584k
6668  * 16384MB:     16384k
6669  */
6670 int __meminit init_per_zone_wmark_min(void)
6671 {
6672         unsigned long lowmem_kbytes;
6673         int new_min_free_kbytes;
6674
6675         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
6676         new_min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
6677
6678         if (new_min_free_kbytes > user_min_free_kbytes) {
6679                 min_free_kbytes = new_min_free_kbytes;
6680                 if (min_free_kbytes < 128)
6681                         min_free_kbytes = 128;
6682                 if (min_free_kbytes > 65536)
6683                         min_free_kbytes = 65536;
6684         } else {
6685                 pr_warn("min_free_kbytes is not updated to %d because user defined value %d is preferred\n",
6686                                 new_min_free_kbytes, user_min_free_kbytes);
6687         }
6688         setup_per_zone_wmarks();
6689         refresh_zone_stat_thresholds();
6690         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6691         setup_per_zone_inactive_ratio();
6692         return 0;
6693 }
6694 core_initcall(init_per_zone_wmark_min)
6695
6696 /*
6697  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so
6698  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
6699  *      changes.
6700  */
6701 int min_free_kbytes_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6702         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6703 {
6704         int rc;
6705
6706         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6707         if (rc)
6708                 return rc;
6709
6710         if (write) {
6711                 user_min_free_kbytes = min_free_kbytes;
6712                 setup_per_zone_wmarks();
6713         }
6714         return 0;
6715 }
6716
6717 int watermark_scale_factor_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6718         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6719 {
6720         int rc;
6721
6722         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6723         if (rc)
6724                 return rc;
6725
6726         if (write)
6727                 setup_per_zone_wmarks();
6728
6729         return 0;
6730 }
6731
6732 #ifdef CONFIG_NUMA
6733 int sysctl_min_unmapped_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6734         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6735 {
6736         struct zone *zone;
6737         int rc;
6738
6739         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6740         if (rc)
6741                 return rc;
6742
6743         for_each_zone(zone)
6744                 zone->min_unmapped_pages = (zone->managed_pages *
6745                                 sysctl_min_unmapped_ratio) / 100;
6746         return 0;
6747 }
6748
6749 int sysctl_min_slab_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6750         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6751 {
6752         struct zone *zone;
6753         int rc;
6754
6755         rc = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6756         if (rc)
6757                 return rc;
6758
6759         for_each_zone(zone)
6760                 zone->min_slab_pages = (zone->managed_pages *
6761                                 sysctl_min_slab_ratio) / 100;
6762         return 0;
6763 }
6764 #endif
6765
6766 /*
6767  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
6768  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
6769  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
6770  *
6771  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
6772  * minimum watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
6773  * if in function of the boot time zone sizes.
6774  */
6775 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6776         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6777 {
6778         proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6779         setup_per_zone_lowmem_reserve();
6780         return 0;
6781 }
6782
6783 /*
6784  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
6785  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu
6786  * pagelist can have before it gets flushed back to buddy allocator.
6787  */
6788 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(struct ctl_table *table, int write,
6789         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
6790 {
6791         struct zone *zone;
6792         int old_percpu_pagelist_fraction;
6793         int ret;
6794
6795         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
6796         old_percpu_pagelist_fraction = percpu_pagelist_fraction;
6797
6798         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, length, ppos);
6799         if (!write || ret < 0)
6800                 goto out;
6801
6802         /* Sanity checking to avoid pcp imbalance */
6803         if (percpu_pagelist_fraction &&
6804             percpu_pagelist_fraction < MIN_PERCPU_PAGELIST_FRACTION) {
6805                 percpu_pagelist_fraction = old_percpu_pagelist_fraction;
6806                 ret = -EINVAL;
6807                 goto out;
6808         }
6809
6810         /* No change? */
6811         if (percpu_pagelist_fraction == old_percpu_pagelist_fraction)
6812                 goto out;
6813
6814         for_each_populated_zone(zone) {
6815                 unsigned int cpu;
6816
6817                 for_each_possible_cpu(cpu)
6818                         pageset_set_high_and_batch(zone,
6819                                         per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
6820         }
6821 out:
6822         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
6823         return ret;
6824 }
6825
6826 #ifdef CONFIG_NUMA
6827 int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
6828
6829 static int __init set_hashdist(char *str)
6830 {
6831         if (!str)
6832                 return 0;
6833         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
6834         return 1;
6835 }
6836 __setup("hashdist=", set_hashdist);
6837 #endif
6838
6839 /*
6840  * allocate a large system hash table from bootmem
6841  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
6842  *   quantity of entries
6843  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
6844  */
6845 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
6846                                      unsigned long bucketsize,
6847                                      unsigned long numentries,
6848                                      int scale,
6849                                      int flags,
6850                                      unsigned int *_hash_shift,
6851                                      unsigned int *_hash_mask,
6852                                      unsigned long low_limit,
6853                                      unsigned long high_limit)
6854 {
6855         unsigned long long max = high_limit;
6856         unsigned long log2qty, size;
6857         void *table = NULL;
6858
6859         /* allow the kernel cmdline to have a say */
6860         if (!numentries) {
6861                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
6862                 numentries = nr_kernel_pages;
6863
6864                 /* It isn't necessary when PAGE_SIZE >= 1MB */
6865                 if (PAGE_SHIFT < 20)
6866                         numentries = round_up(numentries, (1<<20)/PAGE_SIZE);
6867
6868                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
6869                 if (scale > PAGE_SHIFT)
6870                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
6871                 else
6872                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
6873
6874                 /* Make sure we've got at least a 0-order allocation.. */
6875                 if (unlikely(flags & HASH_SMALL)) {
6876                         /* Makes no sense without HASH_EARLY */
6877                         WARN_ON(!(flags & HASH_EARLY));
6878                         if (!(numentries >> *_hash_shift)) {
6879                                 numentries = 1UL << *_hash_shift;
6880                                 BUG_ON(!numentries);
6881                         }
6882                 } else if (unlikely((numentries * bucketsize) < PAGE_SIZE))
6883                         numentries = PAGE_SIZE / bucketsize;
6884         }
6885         numentries = roundup_pow_of_two(numentries);
6886
6887         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
6888         if (max == 0) {
6889                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
6890                 do_div(max, bucketsize);
6891         }
6892         max = min(max, 0x80000000ULL);
6893
6894         if (numentries < low_limit)
6895                 numentries = low_limit;
6896         if (numentries > max)
6897                 numentries = max;
6898
6899         log2qty = ilog2(numentries);
6900
6901         do {
6902                 size = bucketsize << log2qty;
6903                 if (flags & HASH_EARLY)
6904                         table = memblock_virt_alloc_nopanic(size, 0);
6905                 else if (hashdist)
6906                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
6907                 else {
6908                         /*
6909                          * If bucketsize is not a power-of-two, we may free
6910                          * some pages at the end of hash table which
6911                          * alloc_pages_exact() automatically does
6912                          */
6913                         if (get_order(size) < MAX_ORDER) {
6914                                 table = alloc_pages_exact(size, GFP_ATOMIC);
6915                                 kmemleak_alloc(table, size, 1, GFP_ATOMIC);
6916                         }
6917                 }
6918         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
6919
6920         if (!table)
6921                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
6922
6923         pr_info("%s hash table entries: %ld (order: %d, %lu bytes)\n",
6924                 tablename, 1UL << log2qty, ilog2(size) - PAGE_SHIFT, size);
6925
6926         if (_hash_shift)
6927                 *_hash_shift = log2qty;
6928         if (_hash_mask)
6929                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
6930
6931         return table;
6932 }
6933
6934 /*
6935  * This function checks whether pageblock includes unmovable pages or not.
6936  * If @count is not zero, it is okay to include less @count unmovable pages
6937  *
6938  * PageLRU check without isolation or lru_lock could race so that
6939  * MIGRATE_MOVABLE block might include unmovable pages. It means you can't
6940  * expect this function should be exact.
6941  */
6942 bool has_unmovable_pages(struct zone *zone, struct page *page, int count,
6943                          bool skip_hwpoisoned_pages)
6944 {
6945         unsigned long pfn, iter, found;
6946         int mt;
6947
6948         /*
6949          * For avoiding noise data, lru_add_drain_all() should be called
6950          * If ZONE_MOVABLE, the zone never contains unmovable pages
6951          */
6952         if (zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE)
6953                 return false;
6954         mt = get_pageblock_migratetype(page);
6955         if (mt == MIGRATE_MOVABLE || is_migrate_cma(mt))
6956                 return false;
6957
6958         pfn = page_to_pfn(page);
6959         for (found = 0, iter = 0; iter < pageblock_nr_pages; iter++) {
6960                 unsigned long check = pfn + iter;
6961
6962                 if (!pfn_valid_within(check))
6963                         continue;
6964
6965                 page = pfn_to_page(check);
6966
6967                 /*
6968                  * Hugepages are not in LRU lists, but they're movable.
6969                  * We need not scan over tail pages bacause we don't
6970                  * handle each tail page individually in migration.
6971                  */
6972                 if (PageHuge(page)) {
6973                         iter = round_up(iter + 1, 1<<compound_order(page)) - 1;
6974                         continue;
6975                 }
6976
6977                 /*
6978                  * We can't use page_count without pin a page
6979                  * because another CPU can free compound page.
6980                  * This check already skips compound tails of THP
6981                  * because their page->_refcount is zero at all time.
6982                  */
6983                 if (!page_ref_count(page)) {
6984                         if (PageBuddy(page))
6985                                 iter += (1 << page_order(page)) - 1;
6986                         continue;
6987                 }
6988
6989                 /*
6990                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
6991                  * page_count() is not 0.
6992                  */
6993                 if (skip_hwpoisoned_pages && PageHWPoison(page))
6994                         continue;
6995
6996                 if (!PageLRU(page))
6997                         found++;
6998                 /*
6999                  * If there are RECLAIMABLE pages, we need to check
7000                  * it.  But now, memory offline itself doesn't call
7001                  * shrink_node_slabs() and it still to be fixed.
7002                  */
7003                 /*
7004                  * If the page is not RAM, page_count()should be 0.
7005                  * we don't need more check. This is an _used_ not-movable page.
7006                  *
7007                  * The problematic thing here is PG_reserved pages. PG_reserved
7008                  * is set to both of a memory hole page and a _used_ kernel
7009                  * page at boot.
7010                  */
7011                 if (found > count)
7012                         return true;
7013         }
7014         return false;
7015 }
7016
7017 bool is_pageblock_removable_nolock(struct page *page)
7018 {
7019         struct zone *zone;
7020         unsigned long pfn;
7021
7022         /*
7023          * We have to be careful here because we are iterating over memory
7024          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
7025          * the zone but still within the section.
7026          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
7027          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
7028          */
7029         if (!node_online(page_to_nid(page)))
7030                 return false;
7031
7032         zone = page_zone(page);
7033         pfn = page_to_pfn(page);
7034         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
7035                 return false;
7036
7037         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, true);
7038 }
7039
7040 #if (defined(CONFIG_MEMORY_ISOLATION) && defined(CONFIG_COMPACTION)) || defined(CONFIG_CMA)
7041
7042 static unsigned long pfn_max_align_down(unsigned long pfn)
7043 {
7044         return pfn & ~(max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7045                              pageblock_nr_pages) - 1);
7046 }
7047
7048 static unsigned long pfn_max_align_up(unsigned long pfn)
7049 {
7050         return ALIGN(pfn, max_t(unsigned long, MAX_ORDER_NR_PAGES,
7051                                 pageblock_nr_pages));
7052 }
7053
7054 /* [start, end) must belong to a single zone. */
7055 static int __alloc_contig_migrate_range(struct compact_control *cc,
7056                                         unsigned long start, unsigned long end)
7057 {
7058         /* This function is based on compact_zone() from compaction.c. */
7059         unsigned long nr_reclaimed;
7060         unsigned long pfn = start;
7061         unsigned int tries = 0;
7062         int ret = 0;
7063
7064         migrate_prep();
7065
7066         while (pfn < end || !list_empty(&cc->migratepages)) {
7067                 if (fatal_signal_pending(current)) {
7068                         ret = -EINTR;
7069                         break;
7070                 }
7071
7072                 if (list_empty(&cc->migratepages)) {
7073                         cc->nr_migratepages = 0;
7074                         pfn = isolate_migratepages_range(cc, pfn, end);
7075                         if (!pfn) {
7076                                 ret = -EINTR;
7077                                 break;
7078                         }
7079                         tries = 0;
7080                 } else if (++tries == 5) {
7081                         ret = ret < 0 ? ret : -EBUSY;
7082                         break;
7083                 }
7084
7085                 nr_reclaimed = reclaim_clean_pages_from_list(cc->zone,
7086                                                         &cc->migratepages);
7087                 cc->nr_migratepages -= nr_reclaimed;
7088
7089                 ret = migrate_pages(&cc->migratepages, alloc_migrate_target,
7090                                     NULL, 0, cc->mode, MR_CMA);
7091         }
7092         if (ret < 0) {
7093                 putback_movable_pages(&cc->migratepages);
7094                 return ret;
7095         }
7096         return 0;
7097 }
7098
7099 /**
7100  * alloc_contig_range() -- tries to allocate given range of pages
7101  * @start:      start PFN to allocate
7102  * @end:        one-past-the-last PFN to allocate
7103  * @migratetype:        migratetype of the underlaying pageblocks (either
7104  *                      #MIGRATE_MOVABLE or #MIGRATE_CMA).  All pageblocks
7105  *                      in range must have the same migratetype and it must
7106  *                      be either of the two.
7107  *
7108  * The PFN range does not have to be pageblock or MAX_ORDER_NR_PAGES
7109  * aligned, however it's the caller's responsibility to guarantee that
7110  * we are the only thread that changes migrate type of pageblocks the
7111  * pages fall in.
7112  *
7113  * The PFN range must belong to a single zone.
7114  *
7115  * Returns zero on success or negative error code.  On success all
7116  * pages which PFN is in [start, end) are allocated for the caller and
7117  * need to be freed with free_contig_range().
7118  */
7119 int alloc_contig_range(unsigned long start, unsigned long end,
7120                        unsigned migratetype)
7121 {
7122         unsigned long outer_start, outer_end;
7123         unsigned int order;
7124         int ret = 0;
7125
7126         struct compact_control cc = {
7127                 .nr_migratepages = 0,
7128                 .order = -1,
7129                 .zone = page_zone(pfn_to_page(start)),
7130                 .mode = MIGRATE_SYNC,
7131                 .ignore_skip_hint = true,
7132         };
7133         INIT_LIST_HEAD(&cc.migratepages);
7134
7135         /*
7136          * What we do here is we mark all pageblocks in range as
7137          * MIGRATE_ISOLATE.  Because pageblock and max order pages may
7138          * have different sizes, and due to the way page allocator
7139          * work, we align the range to biggest of the two pages so
7140          * that page allocator won't try to merge buddies from
7141          * different pageblocks and change MIGRATE_ISOLATE to some
7142          * other migration type.
7143          *
7144          * Once the pageblocks are marked as MIGRATE_ISOLATE, we
7145          * migrate the pages from an unaligned range (ie. pages that
7146          * we are interested in).  This will put all the pages in
7147          * range back to page allocator as MIGRATE_ISOLATE.
7148          *
7149          * When this is done, we take the pages in range from page
7150          * allocator removing them from the buddy system.  This way
7151          * page allocator will never consider using them.
7152          *
7153          * This lets us mark the pageblocks back as
7154          * MIGRATE_CMA/MIGRATE_MOVABLE so that free pages in the
7155          * aligned range but not in the unaligned, original range are
7156          * put back to page allocator so that buddy can use them.
7157          */
7158
7159         ret = start_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7160                                        pfn_max_align_up(end), migratetype,
7161                                        false);
7162         if (ret)
7163                 return ret;
7164
7165         /*
7166          * In case of -EBUSY, we'd like to know which page causes problem.
7167          * So, just fall through. We will check it in test_pages_isolated().
7168          */
7169         ret = __alloc_contig_migrate_range(&cc, start, end);
7170         if (ret && ret != -EBUSY)
7171                 goto done;
7172
7173         /*
7174          * Pages from [start, end) are within a MAX_ORDER_NR_PAGES
7175          * aligned blocks that are marked as MIGRATE_ISOLATE.  What's
7176          * more, all pages in [start, end) are free in page allocator.
7177          * What we are going to do is to allocate all pages from
7178          * [start, end) (that is remove them from page allocator).
7179          *
7180          * The only problem is that pages at the beginning and at the
7181          * end of interesting range may be not aligned with pages that
7182          * page allocator holds, ie. they can be part of higher order
7183          * pages.  Because of this, we reserve the bigger range and
7184          * once this is done free the pages we are not interested in.
7185          *
7186          * We don't have to hold zone->lock here because the pages are
7187          * isolated thus they won't get removed from buddy.
7188          */
7189
7190         lru_add_drain_all();
7191         drain_all_pages(cc.zone);
7192
7193         order = 0;
7194         outer_start = start;
7195         while (!PageBuddy(pfn_to_page(outer_start))) {
7196                 if (++order >= MAX_ORDER) {
7197                         outer_start = start;
7198                         break;
7199                 }
7200                 outer_start &= ~0UL << order;
7201         }
7202
7203         if (outer_start != start) {
7204                 order = page_order(pfn_to_page(outer_start));
7205
7206                 /*
7207                  * outer_start page could be small order buddy page and
7208                  * it doesn't include start page. Adjust outer_start
7209                  * in this case to report failed page properly
7210                  * on tracepoint in test_pages_isolated()
7211                  */
7212                 if (outer_start + (1UL << order) <= start)
7213                         outer_start = start;
7214         }
7215
7216         /* Make sure the range is really isolated. */
7217         if (test_pages_isolated(outer_start, end, false)) {
7218                 pr_info("%s: [%lx, %lx) PFNs busy\n",
7219                         __func__, outer_start, end);
7220                 ret = -EBUSY;
7221                 goto done;
7222         }
7223
7224         /* Grab isolated pages from freelists. */
7225         outer_end = isolate_freepages_range(&cc, outer_start, end);
7226         if (!outer_end) {
7227                 ret = -EBUSY;
7228                 goto done;
7229         }
7230
7231         /* Free head and tail (if any) */
7232         if (start != outer_start)
7233                 free_contig_range(outer_start, start - outer_start);
7234         if (end != outer_end)
7235                 free_contig_range(end, outer_end - end);
7236
7237 done:
7238         undo_isolate_page_range(pfn_max_align_down(start),
7239                                 pfn_max_align_up(end), migratetype);
7240         return ret;
7241 }
7242
7243 void free_contig_range(unsigned long pfn, unsigned nr_pages)
7244 {
7245         unsigned int count = 0;
7246
7247         for (; nr_pages--; pfn++) {
7248                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
7249
7250                 count += page_count(page) != 1;
7251                 __free_page(page);
7252         }
7253         WARN(count != 0, "%d pages are still in use!\n", count);
7254 }
7255 #endif
7256
7257 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
7258 /*
7259  * The zone indicated has a new number of managed_pages; batch sizes and percpu
7260  * page high values need to be recalulated.
7261  */
7262 void __meminit zone_pcp_update(struct zone *zone)
7263 {
7264         unsigned cpu;
7265         mutex_lock(&pcp_batch_high_lock);
7266         for_each_possible_cpu(cpu)
7267                 pageset_set_high_and_batch(zone,
7268                                 per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu));
7269         mutex_unlock(&pcp_batch_high_lock);
7270 }
7271 #endif
7272
7273 void zone_pcp_reset(struct zone *zone)
7274 {
7275         unsigned long flags;
7276         int cpu;
7277         struct per_cpu_pageset *pset;
7278
7279         /* avoid races with drain_pages()  */
7280         local_irq_save(flags);
7281         if (zone->pageset != &boot_pageset) {
7282                 for_each_online_cpu(cpu) {
7283                         pset = per_cpu_ptr(zone->pageset, cpu);
7284                         drain_zonestat(zone, pset);
7285                 }
7286                 free_percpu(zone->pageset);
7287                 zone->pageset = &boot_pageset;
7288         }
7289         local_irq_restore(flags);
7290 }
7291
7292 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
7293 /*
7294  * All pages in the range must be in a single zone and isolated
7295  * before calling this.
7296  */
7297 void
7298 __offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
7299 {
7300         struct page *page;
7301         struct zone *zone;
7302         unsigned int order, i;
7303         unsigned long pfn;
7304         unsigned long flags;
7305         /* find the first valid pfn */
7306         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
7307                 if (pfn_valid(pfn))
7308                         break;
7309         if (pfn == end_pfn)
7310                 return;
7311         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
7312         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7313         pfn = start_pfn;
7314         while (pfn < end_pfn) {
7315                 if (!pfn_valid(pfn)) {
7316                         pfn++;
7317                         continue;
7318                 }
7319                 page = pfn_to_page(pfn);
7320                 /*
7321                  * The HWPoisoned page may be not in buddy system, and
7322                  * page_count() is not 0.
7323                  */
7324                 if (unlikely(!PageBuddy(page) && PageHWPoison(page))) {
7325                         pfn++;
7326                         SetPageReserved(page);
7327                         continue;
7328                 }
7329
7330                 BUG_ON(page_count(page));
7331                 BUG_ON(!PageBuddy(page));
7332                 order = page_order(page);
7333 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
7334                 pr_info("remove from free list %lx %d %lx\n",
7335                         pfn, 1 << order, end_pfn);
7336 #endif
7337                 list_del(&page->lru);
7338                 rmv_page_order(page);
7339                 zone->free_area[order].nr_free--;
7340                 for (i = 0; i < (1 << order); i++)
7341                         SetPageReserved((page+i));
7342                 pfn += (1 << order);
7343         }
7344         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7345 }
7346 #endif
7347
7348 bool is_free_buddy_page(struct page *page)
7349 {
7350         struct zone *zone = page_zone(page);
7351         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
7352         unsigned long flags;
7353         unsigned int order;
7354
7355         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
7356         for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
7357                 struct page *page_head = page - (pfn & ((1 << order) - 1));
7358
7359                 if (PageBuddy(page_head) && page_order(page_head) >= order)
7360                         break;
7361         }
7362         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
7363
7364         return order < MAX_ORDER;
7365 }